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Reacutepublique Algeacuterienne Deacutemocratique et Populaire
Ministegravere de lrsquoEnseignement Supeacuterieur et la Recherche Scientifique
Universiteacute des Sciences et de la Technologies drsquoOran
Mohamed BOUDIAF
FACULTE DrsquoARCHITECTURE ET DE GENIE CIVILE
DEPARTEMENT DrsquoHYDRAULIQUE
MEMOIRE EN VUE DE LrsquoOBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER
Speacutecialiteacute Hydraulique
Option Ressource en eau
PRESENTE PAR
Melle CHAREB-YSSAAD Ismahane
SUJET DU MEMOIRE
SOUTENU LE helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip DEVANT LE JURY COMPOSE DE
Nom et Preacutenoms Grade Etablissement
Mr HADJEL Mohammed Professeur USTO-MB Preacutesident
Mr ERRIH Mohammed Maitre de confeacuterences USTO-MB Rapporteur
Mr BOUKERMA Baghdadi Maitre de confeacuterences USTO-MB Co-rapporteur
Mr CHERIF El-Amine Maitre de confeacuterences USTO-MB Examinateur
Mr BENAMARA Lakhdar Maitre de confeacuterences USTO-MB Examinateur
Contribution agrave la meacutethodologie des eacutetudes de
protection contre les inondations
Application des modegraveles HEC-RAS et HEC-FDA
SOMMAIRE Liste des symboles
Liste des figures Liste des tableaux
Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 01
PARTIE I
METHODOLOGIE HYDROLOGIQUE HYDRAULIQUE ET ECONOMIQUE LES MODELES HEC-RAS ET HEC-FDA
CHAPITRE I
LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUEShelliphelliphelliphelliphelliphellip
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I11 Deacutefinitionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulairehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMShelliphelliphelliphelliphelliphellip
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du Modegravele HEC-HMS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
hhjshI21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I22 Description du modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I221 Introductionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
03 03 03 03 05 06 06 07 11 11 14 14 14 14
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES ECONOMIQUES hellip II1 INTRODUCTION helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II21 Typologie des dommageshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II22 Evaluation des dommages helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II23 Evaluation des dommages agrave priori helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE HEC-FDAhelliphelliphelliphellip II31 Description du modegravele HEC-FDA helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II32 Composantes du modegravele HEC ndashFDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II321 Configuration de lrsquoeacutetude helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II322 Etude hydrologique helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II323 Etude eacuteconomique helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II324 Evaluationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
25 25 25 25 25 26 27 27 27 27 28 29 29
PARTIE II
LE BASSIN VERSANT DE LA MINA
CHAPITRE III
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III 1 Introductionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III2 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III3 Situation geacuteographiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III4 Caracteacuteristiques morphomeacutetriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
III41 Paramegravetres de formehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III42 Paramegravetre de reliefhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
III5 Caracteacuteristiques du reacuteseau hydrographiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III6 Temps de concentrationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III7 Sol et veacutegeacutetationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
31 31 31 31 33 33 34 39 40 41
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphellip IV1 Climathelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV2 Pluviomeacutetriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV21 Preacutecipitation annuellehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV22 Preacutecipitation mensuellehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV23 preacutecipitations maximales journaliegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
44 44 44 44 45 46
IV3 Tempeacuteraturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV4 Evaporationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV5 Evapotranspirationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
49 49 49
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V1 INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V3 ETUDE DES CRUEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V41 Application du modegravele HEC-HMS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
V411 Modegravele du bassin versant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V413 Le calage des modegraveleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V42 Reacutesultats de la modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
51 51 52 53 53 54 56 59 59 60 61 61 62 65
PARTIE III
PROTECTION DE LA VILLE DE RELIZANE CONTRE LES INONDATIONS
APPLICATION DES MODELES HEC-RAS ET HEC-FDA
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATIONS APPLICATIOPN DU MODELE HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI1 INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI31 Deacutefinitionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI32 Typologie des digues de protrection contre les inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAShelliphelliphelliphelliphellip
VI42 Reacutesultats de la simulationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONShelliphelliphelliphelliphelliphellip VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondationshelliphelliphelliphelliphelliphellip VI52 Dimensionnement de la diguehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI522 Calcul de la hauteur de la digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
67 67 67 67 68 69 69 69 70 71 74 77 77 78 78 79 81
81 CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII1 Application du modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII15 Evaluationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
82 82 83 84 85 86 88 89
Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphellip
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
90
LISTE DES SYMBOLES EN (SI)
Variables Deacutefinitions Uniteacutes
a Perte deacutenergie principale -
A Surface du bassin versant Kmsup2
Ach Surface deacutecoulement du canal principal msup2
Ai Surface partielle Kmsup2
Alob Surface deacutecoulement de la rive gauche msup2
Arob Surface deacutecoulement de la rive droite msup2
CNi Le coefficient de curve number -
Ct Coefficient de torrentialiteacute -
D Deacuteniveleacute m
Dd Densiteacute de drainage KmKmsup2
Ds Deacuteniveleacute speacutecifique m
E Evaporation moyenne mensuelle degC
ETP Evapotranspiration moyenne mensuelle mm
F1 Freacutequence du cours drsquoeau - g Acceacuteleacuteration de la graviteacute msup2s
H5 Altitude correspondant agrave 95 de la surface m
H50 Altitude meacutediane m
H95 Altitude correspondant agrave 5 de la surface m
Heau Hauteur de lrsquoeau m
HFond Hauteur du fond de cours drsquoeau m
Hmax Altitude maximale m
Hmin Altitude minimale m
Hmoy Altitude moyenne m
I Indice thermique degC Ig Indice de pente global
Imoy Indice de pente moyenne
Io La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations mm
Ip Indice de pente moyen
Kc Indice de compaciteacute -
Kc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
Kch Deacutebit du canal principal m3s
Kf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
Klob Deacutebit de la rive gauche m3s
Krob Deacutebit de la rive droite m3s
Lcp Longueur totale du cours drsquoeau principal Km
LR Longueur du rectangle eacutequivalent Km lR Largeur du rectangle eacutequivalent Km
Mc Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans le canal m3s
Mf Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans la plaine drsquoinondation m3s
Pe Peacuterimegravetre du bassin versant Km
Pjmax Pluie journaliegravere maximale mm
Pt Pluie correspondante agrave un pas de temps t mm
Q Deacutebit total drsquoune coupe m3s
qc Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
qf Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
ql Apport lateacuteral par uniteacute de longueur msup2s
RC Rapport de confluence -
RL Rapport de longueur
S La capaciteacute maximale au champ apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation
de 5 jours mm
Sf Pente de frottement -
Sh perte de contraction perte de contraction -
Tdeg Tempeacuterature moyenne mensuelle degC
Tc Temps de concentration Heures V vitesse moyenne de lrsquoeau ms
WS Profil de la surface de lrsquoeau m
Y Profondeur de leau m
Z Altitude du canal principal m
β Facteur de distribution de vitesse -
Δt Pas de tems s
Δx Pas de distance m
T Peacuteriode de retour an
p Probabiliteacute au deacutepassement -
q Probabiliteacute au non deacutepassement -
R Revanche des hautes eaux m
Hdigue Hauteur de la diguette m
LISTE DES FIGURES
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5 Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
11 Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphellip 16 Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne 17 Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
18 Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondationhelliphelliphelliphelliphellip 19
Figure (I-9) Cellule typique de diffeacuterence finiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21 Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctimenthelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26 Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des
dommages annuels moyens (EAD)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
30 Figure (III-1) Bassin versant de la Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement directhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33 Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36 Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodeshelliphelliphelliphelliphellip 45 Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle (Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46 Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques
Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47 Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)helliphelliphelliphelliphellip 53 Figure (V-2) Courbes de taragehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54 Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphellip 56 Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retourhelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 60 Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 61
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 63 Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux
stations Oued El Abtal et Sidi Aek Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
63 Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcirclehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 65 Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence
Oued Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66 Figure (VI-1) Coupe type de digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 69
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 71
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
116
117
118
119
120
121
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
114
116
118
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
0 50 100 150 200108
110
112
114
116
118
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 08
Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
108
110
112
114
116
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
A
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System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
SOMMAIRE Liste des symboles
Liste des figures Liste des tableaux
Introduction geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 01
PARTIE I
METHODOLOGIE HYDROLOGIQUE HYDRAULIQUE ET ECONOMIQUE LES MODELES HEC-RAS ET HEC-FDA
CHAPITRE I
LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUEShelliphelliphelliphelliphelliphellip
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I11 Deacutefinitionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulairehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMShelliphelliphelliphelliphelliphellip
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du Modegravele HEC-HMS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
hhjshI21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraverehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I22 Description du modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I221 Introductionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
03 03 03 03 05 06 06 07 11 11 14 14 14 14
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES ECONOMIQUES hellip II1 INTRODUCTION helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II21 Typologie des dommageshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II22 Evaluation des dommages helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II23 Evaluation des dommages agrave priori helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE HEC-FDAhelliphelliphelliphellip II31 Description du modegravele HEC-FDA helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II32 Composantes du modegravele HEC ndashFDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II321 Configuration de lrsquoeacutetude helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II322 Etude hydrologique helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II323 Etude eacuteconomique helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip II324 Evaluationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
25 25 25 25 25 26 27 27 27 27 28 29 29
PARTIE II
LE BASSIN VERSANT DE LA MINA
CHAPITRE III
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III 1 Introductionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III2 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III3 Situation geacuteographiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III4 Caracteacuteristiques morphomeacutetriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
III41 Paramegravetres de formehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III42 Paramegravetre de reliefhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
III5 Caracteacuteristiques du reacuteseau hydrographiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III6 Temps de concentrationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip III7 Sol et veacutegeacutetationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
31 31 31 31 33 33 34 39 40 41
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphellip IV1 Climathelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV2 Pluviomeacutetriehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV21 Preacutecipitation annuellehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV22 Preacutecipitation mensuellehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV23 preacutecipitations maximales journaliegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
44 44 44 44 45 46
IV3 Tempeacuteraturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV4 Evaporationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV5 Evapotranspirationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
49 49 49
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V1 INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V3 ETUDE DES CRUEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V41 Application du modegravele HEC-HMS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
V411 Modegravele du bassin versant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V413 Le calage des modegraveleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V42 Reacutesultats de la modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
51 51 52 53 53 54 56 59 59 60 61 61 62 65
PARTIE III
PROTECTION DE LA VILLE DE RELIZANE CONTRE LES INONDATIONS
APPLICATION DES MODELES HEC-RAS ET HEC-FDA
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATIONS APPLICATIOPN DU MODELE HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI1 INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI31 Deacutefinitionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI32 Typologie des digues de protrection contre les inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAShelliphelliphelliphelliphellip
VI42 Reacutesultats de la simulationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONShelliphelliphelliphelliphelliphellip VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondationshelliphelliphelliphelliphelliphellip VI52 Dimensionnement de la diguehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI522 Calcul de la hauteur de la digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
67 67 67 67 68 69 69 69 70 71 74 77 77 78 78 79 81
81 CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII1 Application du modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII15 Evaluationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
82 82 83 84 85 86 88 89
Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphellip
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
90
LISTE DES SYMBOLES EN (SI)
Variables Deacutefinitions Uniteacutes
a Perte deacutenergie principale -
A Surface du bassin versant Kmsup2
Ach Surface deacutecoulement du canal principal msup2
Ai Surface partielle Kmsup2
Alob Surface deacutecoulement de la rive gauche msup2
Arob Surface deacutecoulement de la rive droite msup2
CNi Le coefficient de curve number -
Ct Coefficient de torrentialiteacute -
D Deacuteniveleacute m
Dd Densiteacute de drainage KmKmsup2
Ds Deacuteniveleacute speacutecifique m
E Evaporation moyenne mensuelle degC
ETP Evapotranspiration moyenne mensuelle mm
F1 Freacutequence du cours drsquoeau - g Acceacuteleacuteration de la graviteacute msup2s
H5 Altitude correspondant agrave 95 de la surface m
H50 Altitude meacutediane m
H95 Altitude correspondant agrave 5 de la surface m
Heau Hauteur de lrsquoeau m
HFond Hauteur du fond de cours drsquoeau m
Hmax Altitude maximale m
Hmin Altitude minimale m
Hmoy Altitude moyenne m
I Indice thermique degC Ig Indice de pente global
Imoy Indice de pente moyenne
Io La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations mm
Ip Indice de pente moyen
Kc Indice de compaciteacute -
Kc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
Kch Deacutebit du canal principal m3s
Kf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
Klob Deacutebit de la rive gauche m3s
Krob Deacutebit de la rive droite m3s
Lcp Longueur totale du cours drsquoeau principal Km
LR Longueur du rectangle eacutequivalent Km lR Largeur du rectangle eacutequivalent Km
Mc Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans le canal m3s
Mf Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans la plaine drsquoinondation m3s
Pe Peacuterimegravetre du bassin versant Km
Pjmax Pluie journaliegravere maximale mm
Pt Pluie correspondante agrave un pas de temps t mm
Q Deacutebit total drsquoune coupe m3s
qc Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
qf Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
ql Apport lateacuteral par uniteacute de longueur msup2s
RC Rapport de confluence -
RL Rapport de longueur
S La capaciteacute maximale au champ apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation
de 5 jours mm
Sf Pente de frottement -
Sh perte de contraction perte de contraction -
Tdeg Tempeacuterature moyenne mensuelle degC
Tc Temps de concentration Heures V vitesse moyenne de lrsquoeau ms
WS Profil de la surface de lrsquoeau m
Y Profondeur de leau m
Z Altitude du canal principal m
β Facteur de distribution de vitesse -
Δt Pas de tems s
Δx Pas de distance m
T Peacuteriode de retour an
p Probabiliteacute au deacutepassement -
q Probabiliteacute au non deacutepassement -
R Revanche des hautes eaux m
Hdigue Hauteur de la diguette m
LISTE DES FIGURES
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5 Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
11 Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphellip 16 Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne 17 Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
18 Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondationhelliphelliphelliphelliphellip 19
Figure (I-9) Cellule typique de diffeacuterence finiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21 Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctimenthelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26 Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des
dommages annuels moyens (EAD)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
30 Figure (III-1) Bassin versant de la Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement directhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33 Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36 Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodeshelliphelliphelliphelliphellip 45 Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle (Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46 Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques
Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47 Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)helliphelliphelliphelliphellip 53 Figure (V-2) Courbes de taragehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54 Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphellip 56 Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retourhelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 60 Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 61
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 63 Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux
stations Oued El Abtal et Sidi Aek Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
63 Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcirclehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 65 Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence
Oued Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66 Figure (VI-1) Coupe type de digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 69
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 71
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
116
117
118
119
120
121
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
114
116
118
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
0 50 100 150 200108
110
112
114
116
118
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
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W S PF 8
Gro un d
L ev ee
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045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
Legend
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Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
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Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
114
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116
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Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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[19] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
IV3 Tempeacuteraturehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV4 Evaporationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip IV5 Evapotranspirationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
49 49 49
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V1 INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V3 ETUDE DES CRUEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUEShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V41 Application du modegravele HEC-HMS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
V411 Modegravele du bassin versant helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V413 Le calage des modegraveleshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip V42 Reacutesultats de la modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
51 51 52 53 53 54 56 59 59 60 61 61 62 65
PARTIE III
PROTECTION DE LA VILLE DE RELIZANE CONTRE LES INONDATIONS
APPLICATION DES MODELES HEC-RAS ET HEC-FDA
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATIONS APPLICATIOPN DU MODELE HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI1 INTRODUCTIONhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI31 Deacutefinitionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI32 Typologie des digues de protrection contre les inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAShelliphelliphelliphelliphellip
VI42 Reacutesultats de la simulationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONShelliphelliphelliphelliphelliphellip VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondationshelliphelliphelliphelliphelliphellip VI52 Dimensionnement de la diguehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI522 Calcul de la hauteur de la digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
67 67 67 67 68 69 69 69 70 71 74 77 77 78 78 79 81
81 CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII1 Application du modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebithelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII15 Evaluationhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
82 82 83 84 85 86 88 89
Conclusion geacuteneacuterale helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip helliphellip
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
90
LISTE DES SYMBOLES EN (SI)
Variables Deacutefinitions Uniteacutes
a Perte deacutenergie principale -
A Surface du bassin versant Kmsup2
Ach Surface deacutecoulement du canal principal msup2
Ai Surface partielle Kmsup2
Alob Surface deacutecoulement de la rive gauche msup2
Arob Surface deacutecoulement de la rive droite msup2
CNi Le coefficient de curve number -
Ct Coefficient de torrentialiteacute -
D Deacuteniveleacute m
Dd Densiteacute de drainage KmKmsup2
Ds Deacuteniveleacute speacutecifique m
E Evaporation moyenne mensuelle degC
ETP Evapotranspiration moyenne mensuelle mm
F1 Freacutequence du cours drsquoeau - g Acceacuteleacuteration de la graviteacute msup2s
H5 Altitude correspondant agrave 95 de la surface m
H50 Altitude meacutediane m
H95 Altitude correspondant agrave 5 de la surface m
Heau Hauteur de lrsquoeau m
HFond Hauteur du fond de cours drsquoeau m
Hmax Altitude maximale m
Hmin Altitude minimale m
Hmoy Altitude moyenne m
I Indice thermique degC Ig Indice de pente global
Imoy Indice de pente moyenne
Io La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations mm
Ip Indice de pente moyen
Kc Indice de compaciteacute -
Kc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
Kch Deacutebit du canal principal m3s
Kf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
Klob Deacutebit de la rive gauche m3s
Krob Deacutebit de la rive droite m3s
Lcp Longueur totale du cours drsquoeau principal Km
LR Longueur du rectangle eacutequivalent Km lR Largeur du rectangle eacutequivalent Km
Mc Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans le canal m3s
Mf Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans la plaine drsquoinondation m3s
Pe Peacuterimegravetre du bassin versant Km
Pjmax Pluie journaliegravere maximale mm
Pt Pluie correspondante agrave un pas de temps t mm
Q Deacutebit total drsquoune coupe m3s
qc Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
qf Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
ql Apport lateacuteral par uniteacute de longueur msup2s
RC Rapport de confluence -
RL Rapport de longueur
S La capaciteacute maximale au champ apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation
de 5 jours mm
Sf Pente de frottement -
Sh perte de contraction perte de contraction -
Tdeg Tempeacuterature moyenne mensuelle degC
Tc Temps de concentration Heures V vitesse moyenne de lrsquoeau ms
WS Profil de la surface de lrsquoeau m
Y Profondeur de leau m
Z Altitude du canal principal m
β Facteur de distribution de vitesse -
Δt Pas de tems s
Δx Pas de distance m
T Peacuteriode de retour an
p Probabiliteacute au deacutepassement -
q Probabiliteacute au non deacutepassement -
R Revanche des hautes eaux m
Hdigue Hauteur de la diguette m
LISTE DES FIGURES
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5 Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
11 Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphellip 16 Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne 17 Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
18 Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondationhelliphelliphelliphelliphellip 19
Figure (I-9) Cellule typique de diffeacuterence finiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21 Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctimenthelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26 Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des
dommages annuels moyens (EAD)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
30 Figure (III-1) Bassin versant de la Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement directhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33 Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36 Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodeshelliphelliphelliphelliphellip 45 Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle (Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46 Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques
Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47 Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)helliphelliphelliphelliphellip 53 Figure (V-2) Courbes de taragehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54 Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphellip 56 Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retourhelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 60 Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 61
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 63 Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux
stations Oued El Abtal et Sidi Aek Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
63 Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcirclehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 65 Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence
Oued Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66 Figure (VI-1) Coupe type de digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 69
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 71
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
116
117
118
119
120
121
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
114
116
118
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
0 50 100 150 200108
110
112
114
116
118
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 08
Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
108
110
112
114
116
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
LISTE DES SYMBOLES EN (SI)
Variables Deacutefinitions Uniteacutes
a Perte deacutenergie principale -
A Surface du bassin versant Kmsup2
Ach Surface deacutecoulement du canal principal msup2
Ai Surface partielle Kmsup2
Alob Surface deacutecoulement de la rive gauche msup2
Arob Surface deacutecoulement de la rive droite msup2
CNi Le coefficient de curve number -
Ct Coefficient de torrentialiteacute -
D Deacuteniveleacute m
Dd Densiteacute de drainage KmKmsup2
Ds Deacuteniveleacute speacutecifique m
E Evaporation moyenne mensuelle degC
ETP Evapotranspiration moyenne mensuelle mm
F1 Freacutequence du cours drsquoeau - g Acceacuteleacuteration de la graviteacute msup2s
H5 Altitude correspondant agrave 95 de la surface m
H50 Altitude meacutediane m
H95 Altitude correspondant agrave 5 de la surface m
Heau Hauteur de lrsquoeau m
HFond Hauteur du fond de cours drsquoeau m
Hmax Altitude maximale m
Hmin Altitude minimale m
Hmoy Altitude moyenne m
I Indice thermique degC Ig Indice de pente global
Imoy Indice de pente moyenne
Io La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations mm
Ip Indice de pente moyen
Kc Indice de compaciteacute -
Kc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
Kch Deacutebit du canal principal m3s
Kf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
Klob Deacutebit de la rive gauche m3s
Krob Deacutebit de la rive droite m3s
Lcp Longueur totale du cours drsquoeau principal Km
LR Longueur du rectangle eacutequivalent Km lR Largeur du rectangle eacutequivalent Km
Mc Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans le canal m3s
Mf Quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance dans la plaine drsquoinondation m3s
Pe Peacuterimegravetre du bassin versant Km
Pjmax Pluie journaliegravere maximale mm
Pt Pluie correspondante agrave un pas de temps t mm
Q Deacutebit total drsquoune coupe m3s
qc Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qc Deacutebit dans le cours drsquoeau (lit mineur) m3s
qf Apport lateacuteral entre le canal et la plaine drsquoinondation msup2s
Qf Deacutebit dans la plaine drsquoinondation (lit majeur) m3s
ql Apport lateacuteral par uniteacute de longueur msup2s
RC Rapport de confluence -
RL Rapport de longueur
S La capaciteacute maximale au champ apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation
de 5 jours mm
Sf Pente de frottement -
Sh perte de contraction perte de contraction -
Tdeg Tempeacuterature moyenne mensuelle degC
Tc Temps de concentration Heures V vitesse moyenne de lrsquoeau ms
WS Profil de la surface de lrsquoeau m
Y Profondeur de leau m
Z Altitude du canal principal m
β Facteur de distribution de vitesse -
Δt Pas de tems s
Δx Pas de distance m
T Peacuteriode de retour an
p Probabiliteacute au deacutepassement -
q Probabiliteacute au non deacutepassement -
R Revanche des hautes eaux m
Hdigue Hauteur de la diguette m
LISTE DES FIGURES
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5 Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
11 Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphellip 16 Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne 17 Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
18 Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondationhelliphelliphelliphelliphellip 19
Figure (I-9) Cellule typique de diffeacuterence finiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21 Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctimenthelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26 Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des
dommages annuels moyens (EAD)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
30 Figure (III-1) Bassin versant de la Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement directhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33 Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36 Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodeshelliphelliphelliphelliphellip 45 Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle (Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46 Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques
Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47 Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)helliphelliphelliphelliphellip 53 Figure (V-2) Courbes de taragehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54 Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphellip 56 Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retourhelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 60 Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 61
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 63 Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux
stations Oued El Abtal et Sidi Aek Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
63 Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcirclehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 65 Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence
Oued Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66 Figure (VI-1) Coupe type de digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 69
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 71
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
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Station (m)
Ele
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)
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W S PF 7
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Gro un d
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0 100 200 300 400 500116
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)
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Gro un d
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0 100 200 300 400 500116
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Ele
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)
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0 100 200 300 400 500115
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Ele
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)
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W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
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Ele
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)
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W S PF 1
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W S PF 4
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W S PF 7
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Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
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Ele
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W S PF 1
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06
045 05
0 100 200 300 400112
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114
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
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0 50 100 150 200 250 300114
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Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
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0 50 100 150 200 250112
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Station (m)
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)
Legend
W S PF 1
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W S PF 7
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0 50 100 150 200 250110
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Station (m)
Ele
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)
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W S PF 1
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06
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0 50 100 150 200108
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Station (m)
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06
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Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
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Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
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Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
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Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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Station (m)
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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
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System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
ql Apport lateacuteral par uniteacute de longueur msup2s
RC Rapport de confluence -
RL Rapport de longueur
S La capaciteacute maximale au champ apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation
de 5 jours mm
Sf Pente de frottement -
Sh perte de contraction perte de contraction -
Tdeg Tempeacuterature moyenne mensuelle degC
Tc Temps de concentration Heures V vitesse moyenne de lrsquoeau ms
WS Profil de la surface de lrsquoeau m
Y Profondeur de leau m
Z Altitude du canal principal m
β Facteur de distribution de vitesse -
Δt Pas de tems s
Δx Pas de distance m
T Peacuteriode de retour an
p Probabiliteacute au deacutepassement -
q Probabiliteacute au non deacutepassement -
R Revanche des hautes eaux m
Hdigue Hauteur de la diguette m
LISTE DES FIGURES
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5 Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
11 Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphellip 16 Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne 17 Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
18 Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondationhelliphelliphelliphelliphellip 19
Figure (I-9) Cellule typique de diffeacuterence finiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21 Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctimenthelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26 Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des
dommages annuels moyens (EAD)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
30 Figure (III-1) Bassin versant de la Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement directhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33 Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36 Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodeshelliphelliphelliphelliphellip 45 Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle (Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46 Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques
Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47 Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)helliphelliphelliphelliphellip 53 Figure (V-2) Courbes de taragehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54 Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphellip 56 Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retourhelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 60 Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 61
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 63 Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux
stations Oued El Abtal et Sidi Aek Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
63 Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcirclehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 65 Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence
Oued Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66 Figure (VI-1) Coupe type de digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 69
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 71
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
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MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
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0 100 200 300 400 500115
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Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
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Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
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Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
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Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
A
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permanent et pheacutenomegravenes de transport Tome 2 Ed Press polytechniques et universitaires ROMANDES
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2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Hydraulic Reference Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 2 3
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[19] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
LISTE DES FIGURES
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologiquehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5 Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
11 Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 15
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphellip 16 Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne 17 Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
18 Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondationhelliphelliphelliphelliphellip 19
Figure (I-9) Cellule typique de diffeacuterence finiehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21 Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctimenthelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26 Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des
dommages annuels moyens (EAD)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
30 Figure (III-1) Bassin versant de la Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 32
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement directhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 33 Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 36 Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 44
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodeshelliphelliphelliphelliphellip 45 Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 45
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle (Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
46 Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques
Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47 Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)helliphelliphelliphelliphellip 53 Figure (V-2) Courbes de taragehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaireshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 54 Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphellip 56 Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques (Station de Sidi AEK Djillali)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques Hydrologiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retourhelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Minahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 60 Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 61
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 63 Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux
stations Oued El Abtal et Sidi Aek Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
63 Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcirclehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 65 Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence
Oued Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66 Figure (VI-1) Coupe type de digue helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 69
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 70 Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 71
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
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Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
116
117
118
119
120
121
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
114
116
118
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
0 50 100 150 200108
110
112
114
116
118
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 08
Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
108
110
112
114
116
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
A
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[14] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
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System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)hellip 73 Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
74
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacutehelliphelliphelliphelliphelliphellip 75 Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeauhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 76 Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
Inondationshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
78 Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 79
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 81 Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizanehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 82 Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de
Protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
83 Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de
protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84 Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
84
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
85
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 85
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec
projet de protectionhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 86
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion 86 Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetudehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 89 Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par
le modegravele HEC-FDAhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
89
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
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MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
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Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
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Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
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Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
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Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
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Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
A
[1] Achit M 2006 Probleacutematique de lrsquoeacuterosion et du transport solide en Algeacuterie du Nord Bassin versant de lrsquoOued Mina (Wilaya de Relizane) Thegravese de Doctorat Es-
Sciences Univ Mohammed Boudiaf USTO Chp III
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Algeacuterien) Rev Sci Eau 18 37-56
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[9] Graf W H MSAltinakar 1988 Hydraulique fluviale Ecoulement permanent uniforme et non uniforme Tome 1 Ed Press polytechniques et universitaires
ROMANDES
[10] Graf WH MSAltinakar 1988 Hydraulique fluviale Ecoulement non
permanent et pheacutenomegravenes de transport Tome 2 Ed Press polytechniques et universitaires ROMANDES
[11] Henine H 2004 Interfaccedilage entre un modegravele hydrologique modegravele hydrodynamique au sein drsquoun systegraveme drsquoinformation inteacutegreacute sous web incluent les SIG Magister ENP Alger
[12] Hubert G et Ledoux B 1999 Le cocircut du risqueacuteLrsquoeacutevaluation des impacts socio-eacuteconomiques des inondations Presse de lrsquoEcole Nationale des Ponts et des
Chausseacutee
[13] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Hydraulic Reference Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 2 3
[14] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Userrsquos Manuel Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 3 6 7 8
[15] Kreis N 2004 Modeacutelisation des crues des riviegraveres de moyenne montagne pour
la gestion inteacutegreacutee du risque drsquoinondation laquo Application de la valleacutee de THUR (Haut-Rhin raquo Thegravese de Doctorat des Sciences de lrsquoeau E N Strasbourg
[16] Musy A 2005 Cours Hydrologie geacuteneacuterale Laboratoire dHydrologie et
Ameacutenagements (HYDRAM) Institut des Sciences et Technologies de lEnvironnement (ISTE) Ecole Polytechnique Feacutedeacuterale de Lausanne (EPFL) France
[17] Serre D 2005 Evaluation de la performance des digues de protection contre les inondations Modeacutelisation de critegraveres de deacutecision dans un Systegraveme
dInformation Geacuteographique Thegravese de Doctorat des Sciences de lrsquoInformation Geacuteographique Univ Marne-La-Valleacutee
[18] Touaibia B 2004 Manuel Pratique drsquoHydrologie Docteur drsquoEtat Maicirctre de
confeacuterences Ecole Nationale Supegraverieure de lrsquoHydraulique Blida Chp I
[19] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
LISTE DES TABLEAUX
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravereshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 13 Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de
Continuiteacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
23 Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute de mouvementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
24
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersionhelliphelliphellip 27 Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la
vitesse drsquoeacutecoulementhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
27 Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 41 Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Minahellip 43
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
47
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois Statistiqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
48
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retourhelliphelliphelliphellip 48
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49 Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)helliphelliphelliphelliphelliphellip 49
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant drsquoOued Mina helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
50
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heurehelliphellip 52
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriqueshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphellip 55
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 55 Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillalihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
57
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtalhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
58
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentielshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 59 Tableau (V-8) Les paramegravetres du calagehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 64
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)helliphelliphelliphelliphellip 64 Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence Oued El Mellahhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
66
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAShelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
77
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)helliphelliphelliphelliphelliphellip 80 Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Sans
projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
87 Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion (Avec projet de protection)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
88
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
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Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
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W S PF 4
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W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
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05
045 05
0 100 200 300 400 500116
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
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W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
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Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
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122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
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Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
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118
119
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
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05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
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117
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
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05 045 08
0 50 100 150 200 250112
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Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
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Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
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L ev ee
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06
045 08
0 50 100 150 200108
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Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
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W S PF 7
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Gro un d
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06
045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
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Legend
W S PF 1
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05
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Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
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Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
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Station (m)
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Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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Station (m)
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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
A
[1] Achit M 2006 Probleacutematique de lrsquoeacuterosion et du transport solide en Algeacuterie du Nord Bassin versant de lrsquoOued Mina (Wilaya de Relizane) Thegravese de Doctorat Es-
Sciences Univ Mohammed Boudiaf USTO Chp III
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[9] Graf W H MSAltinakar 1988 Hydraulique fluviale Ecoulement permanent uniforme et non uniforme Tome 1 Ed Press polytechniques et universitaires
ROMANDES
[10] Graf WH MSAltinakar 1988 Hydraulique fluviale Ecoulement non
permanent et pheacutenomegravenes de transport Tome 2 Ed Press polytechniques et universitaires ROMANDES
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[12] Hubert G et Ledoux B 1999 Le cocircut du risqueacuteLrsquoeacutevaluation des impacts socio-eacuteconomiques des inondations Presse de lrsquoEcole Nationale des Ponts et des
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[13] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Hydraulic Reference Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 2 3
[14] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Userrsquos Manuel Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 3 6 7 8
[15] Kreis N 2004 Modeacutelisation des crues des riviegraveres de moyenne montagne pour
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[16] Musy A 2005 Cours Hydrologie geacuteneacuterale Laboratoire dHydrologie et
Ameacutenagements (HYDRAM) Institut des Sciences et Technologies de lEnvironnement (ISTE) Ecole Polytechnique Feacutedeacuterale de Lausanne (EPFL) France
[17] Serre D 2005 Evaluation de la performance des digues de protection contre les inondations Modeacutelisation de critegraveres de deacutecision dans un Systegraveme
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[18] Touaibia B 2004 Manuel Pratique drsquoHydrologie Docteur drsquoEtat Maicirctre de
confeacuterences Ecole Nationale Supegraverieure de lrsquoHydraulique Blida Chp I
[19] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
1
Introduction geacuteneacuterale
Lhomme depuis des siegravecles srsquoinstalle aux abords des riviegraveres afin de profiter de ses avantages
transport fluvial de marchandises pecircche ressource drsquoalimentation en eau source drsquoeacutenergie
hydrauliquehellip mais il doit aussi en subir les caprices dont les plus redoutables sont lieacutes aux
crues
Les inondations repreacutesentent un danger pour les biens et les personnes dans la plupart des
reacutegions du globe Elles causent plus de 50 des catastrophes naturelles en moyenne 20000
morts an dans le monde
Pour minimiser ce risque lrsquoanalyse des ondes de submersion engendreacutees par une crue est le plus
souvent meneacutee pour le dimensionnement des plans correspondants agrave la protection civile
Ainsi que lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations avant et apregraves la mise en œuvre
drsquoun ouvrage de protection permet drsquoanalyser la reacuteduction du coucirct moyen annuel des dommages
causeacutee par lrsquoinondation
La ville de Relizane objet de notre eacutetude est parmi les reacutegions les plus toucheacutees par le
pheacutenomegravene drsquoinondation elle est situeacutee agrave 143 Km dans la partie aval du bassin versant drsquooued
Mina aux abords de ce dernier Ce dernier draine un vaste bassin drsquoune superficie drsquoenviron
6580 Kmsup2 caracteacuteriseacute par un relief tregraves tourmenteacute constitueacute pour lessentiel de plateaux entailleacutes
et de versants raides favorisant ainsi un ruissellement fort
Lrsquoobjectif geacuteneacuteral de ce travail est lrsquoapplication du
Modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique effectueacutee agrave partir des observations
hydromeacuteteacuteorologiques disponibles pour la simulation pluie-deacutebit qui vise agrave reacutesumer
lrsquoensemble des reacutealisations possibles drsquoeacutevegravenement de crue en une seacuterie limiteacutee
drsquoeacutevegravenements de reacutefeacuterence des crues freacutequentes aux crue exceptionnelles
Modegravele HEC-RAS un modegravele Saint-Venant unidimensionnel dans la simulation
hydraulique qui permet la deacutetermination des limites du champ drsquoinondation de crues de
reacutefeacuterence agrave partir drsquoune eacutetude topographique qui a pour but de deacutecrire la geacuteomeacutetrie du
terrain pour le dimensionnement de lrsquoouvrage de protection
Modegravele HEC-FDA dans la modeacutelisation eacuteconomique qui vise agrave donner une estimation des
coucircts relatifs aux dommages drsquoinondation et agrave appreacutecier la reacuteduction du coucirct moyen
annuel des deacutegacircts apregraves la reacutealisation de lrsquoouvrage de protection
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 05
0 100 200 300 400 500116
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
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122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
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117
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
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120
121
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
116
117
118
119
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
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116
118
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
0 50 100 150 200108
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
112
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120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 08
Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
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Gro un d
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Ban k Sta
05 045 08
Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
114
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
Legend
W S PF 1
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Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
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)
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W S PF 1
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Gro un d
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Ban k Sta
06 045 08
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
A
[1] Achit M 2006 Probleacutematique de lrsquoeacuterosion et du transport solide en Algeacuterie du Nord Bassin versant de lrsquoOued Mina (Wilaya de Relizane) Thegravese de Doctorat Es-
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[8] Geoffroy J 2007 Modeacutelisation des paramegravetres morphogegravenes du cours infeacuterieur de la Bruche (Bas-Rhin) et analyse de la sensibiliteacute du modegravele HEC-RAS agrave la qualiteacute des donneacutees
topographiques Meacutem Ing de (CEVH-ENGEES) et (LIV-ULP) Paris
[9] Graf W H MSAltinakar 1988 Hydraulique fluviale Ecoulement permanent uniforme et non uniforme Tome 1 Ed Press polytechniques et universitaires
ROMANDES
[10] Graf WH MSAltinakar 1988 Hydraulique fluviale Ecoulement non
permanent et pheacutenomegravenes de transport Tome 2 Ed Press polytechniques et universitaires ROMANDES
[11] Henine H 2004 Interfaccedilage entre un modegravele hydrologique modegravele hydrodynamique au sein drsquoun systegraveme drsquoinformation inteacutegreacute sous web incluent les SIG Magister ENP Alger
[12] Hubert G et Ledoux B 1999 Le cocircut du risqueacuteLrsquoeacutevaluation des impacts socio-eacuteconomiques des inondations Presse de lrsquoEcole Nationale des Ponts et des
Chausseacutee
[13] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Hydraulic Reference Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 2 3
[14] John C Warner Gary W Brunner Brent C Wolfe and Steven S Piper
2002 River Analysis System HEC-RAS vs 31 Userrsquos Manuel Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 1 3 6 7 8
[15] Kreis N 2004 Modeacutelisation des crues des riviegraveres de moyenne montagne pour
la gestion inteacutegreacutee du risque drsquoinondation laquo Application de la valleacutee de THUR (Haut-Rhin raquo Thegravese de Doctorat des Sciences de lrsquoeau E N Strasbourg
[16] Musy A 2005 Cours Hydrologie geacuteneacuterale Laboratoire dHydrologie et
Ameacutenagements (HYDRAM) Institut des Sciences et Technologies de lEnvironnement (ISTE) Ecole Polytechnique Feacutedeacuterale de Lausanne (EPFL) France
[17] Serre D 2005 Evaluation de la performance des digues de protection contre les inondations Modeacutelisation de critegraveres de deacutecision dans un Systegraveme
dInformation Geacuteographique Thegravese de Doctorat des Sciences de lrsquoInformation Geacuteographique Univ Marne-La-Valleacutee
[18] Touaibia B 2004 Manuel Pratique drsquoHydrologie Docteur drsquoEtat Maicirctre de
confeacuterences Ecole Nationale Supegraverieure de lrsquoHydraulique Blida Chp I
[19] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Users Manual Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
[20] William A Scharffenberg Matthew J Fleming 2005 Hydrologic Modeling
System HEC-HMS Vs 300 Manuel des Reacutefeacuterences technique Hydrologic Engineering Center (HEC) US Army Corps of Engineers Chp 5 6 7 8 9
2
Le meacutemoire ici preacutesenteacute est composeacute de sept chapitres reparties en trois grandes parties
La premiegravere partie reacutesume la meacutethodologie hydrologique hydraulique et eacuteconomique
proposeacutee dans ce travail en deacutecrivant la theacuteorie de base du modegravele hydrologique HEC-
HMS et du modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS dans le premier chapitre et la
theacuteorie du modegravele de simulation eacuteconomique HEC-FDA qui agrave eacuteteacute reacuteserveacutee dans le
deuxiegraveme chapitre
La deuxiegraveme partie agrave eacuteteacute consacreacutee agrave deacutecrire la reacutegion du bassin versant de la MINA qui
repreacutesente lrsquoobjet drsquoapplication de la meacutethodologie utiliseacutee dans ce travail Le chapitre
III donne un diagnostic physico- geacuteographique premiegravere eacutetape de la connaissance des
bassins versants qui permettra de caracteacuteriser les principaux facteurs naturels intervenant
dans lrsquoeacutecoulement facteurs orographiques et morphologiques et lithologiques Le
traitement des paramegravetres climatiques agrave eacuteteacute fait en chapitre IV et en particulier lrsquoanalyse
statistiques des pluies maximales journaliegraveres agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour Ces pluies
qui seront utiliseacutees dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit dans le chapitre V
donnant ainsi les hydrogrammes de crues pour diffeacuterentes freacutequences
La protection de la ville de Relizane contre les inondations est preacutesenteacutee dans la
troisiegraveme partie Le dimensionnement de la digue de protection par lrsquoapplication du
modegravele HEC-RAS agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau simuleacutes par ce dernier est
donneacute dans le chapitre VI et lrsquoeacutevaluation des dommages causeacutes par les inondations en
utilisant les niveaux drsquoeau simuleacutes dans les cas avant et apregraves protection est preacutesenteacute dans
le chapitre VII
3
CHAPITRE I LES MODELES DE SIMULATION HYDROLOGIQUE ET
HYDRAULIQUES
I1 LES MODELES HYDROLOGIQUES
I11 Deacutefinition [11]
Un modegravele est une repreacutesentation drsquoun pheacutenomegravene physique afin drsquoen avoir une meilleure
compreacutehension ou drsquoanalyser lrsquoinfluence qursquoil exerce La repreacutesentation peut ecirctre physique
analogique ou matheacutematique Dans le premier cas le modegravele est une maquette qui reproduit
dune maniegravere adeacutequate la reacutealiteacute Les modegraveles analogiques utilisent les similitudes qui
existent entre le pheacutenomegravene agrave eacutetudier et un autre pheacutenomegravene physique La meacutethode la plus
utiliseacutee est lanalogie entre le courant eacutelectrique et le flux drsquoeau Dans ce cas le modegravele est le
reacutesultat de lexpression analytique de la complexiteacute observeacutee ou supposeacutee et se preacutesente
geacuteneacuteralement sous la forme dun ensemble deacutequations La modeacutelisation matheacutematique est un
outil essentiel pour la connaissance des pheacutenomegravenes naturels en eacutelaborant un lien entre les
variables drsquoentreacutee et de sortie par des relations matheacutematiques
I12 Quelques eacuteleacutements de vocabulaire [7]
La modeacutelisation hydrologique comme la modeacutelisation matheacutematique dune maniegravere geacuteneacuterale a
son vocabulaire propre que nous preacutesentons succinctement ici sur la figure (I-1)
Figure (I-1) Repreacutesentation scheacutematique dun modegravele hydrologique
4
Variables indeacutependantes ou variables dentreacutee ou fonctions de forccedilage donneacutees
dentreacutee du modegravele Dans le cas des modegraveles hydrologiques il sagit essentiellement
des mesures de pluie et dETP Les modegraveles hydrologiques sont des modegraveles
dynamiques les donneacutees dentreacutee fluctuent en fonction du temps Certains modegraveles
utilisent des donneacutees dentreacutee spatialement distribueacutees
Variables deacutependantes ou variables de sortie il sagit essentiellement des deacutebits
mais aussi des flux ou concentrations en polluants et mateacuteriaux eacuterodeacutes simuleacutes agrave
lexutoire du bassin versant Cette preacutesentation se limitera aux modegraveles de simulation
pluie - deacutebits
Variables deacutetat variables permettant de caracteacuteriser leacutetat du systegraveme modeacuteliseacute qui
peuvent eacutevoluer en fonction du temps dans un modegravele dynamique Il sagit par
exemple du niveau de remplissage des diffeacuterents reacuteservoirs deau du bassin versant
du taux de saturation des sols mais aussi de la profondeur des sols des pentes
Certaines variables deacutetat sont mesurables
Paramegravetres la notion de paramegravetre est intimement lieacutee agrave celle de modegraveles
conceptuels ou empiriques Dans de nombreux cas il nest pas possible de repreacutesenter
dans un modegravele le processus physique parce que leacutechelle de ce processus est trop
petite et que les variables deacutetat controcirclant le processus ne sont pas accessibles agrave la
mesure Un modegravele plus global est alors utiliseacute pour deacutecrire le processus mais
certaines de ses variables deacutetat nont plus de sens physique et ne peuvent plus ecirctre
relieacutees agrave des variables mesurables Ces variables dont la valeur doit ecirctre deacutetermineacutee
par calage sont appeleacutees paramegravetres
Erreur de modeacutelisation cest une mesure de leacutecart entre les valeurs simuleacutees agrave laide
du modegravele et les valeurs mesureacutees
Calage au sens strict du terme cest lopeacuteration qui consiste agrave trouver les valeurs des
paramegravetres du modegravele qui minimisent lerreur de modeacutelisation
Validation eacutetape indispensable de la mise en œuvre dun modegravele il sagit de
leacutevaluation des performances du modegravele sur un jeu de donneacutees qui na pas eacuteteacute utiliseacute
lors du calage
5
I13 Diffeacuterentes approches de modeacutelisation [7]
Le terme de modegravele recouvre une large varieacuteteacute doutils agrave la philosophie et aux objectifs
diffeacuterents Les approches habituellement utiliseacutees en modeacutelisation pluie-deacutebit apparaissent en
sombre sur la figure (I-2)
Figure (I-2) Diffeacuterentes approches de modeacutelisation
Modegravele deacuteterministe modegravele qui associe agrave chaque jeu de variables de forccedilage de
variables deacutetat et de paramegravetres une valeur reacutealisation unique des variables de sortie
Modegravele stochastique lune au moins des variables de forccedilage ou des variables deacutetat
ou des paramegravetres est une variable aleacuteatoire Par voies de conseacutequence la ou les
variables de sortie sont des variables aleacuteatoires La reconstitution de la distribution des
variables de sortie neacutecessite des simulations reacutepeacuteteacutees en tirant aleacuteatoirement la valeur
de la variable dentreacutee On parle de simulation de Monte Carlo
Modegravele agrave base physique modegravele baseacute uniquement sur des eacutequations de la physique
et ne comportant ideacutealement aucun paramegravetre
Modegravele parameacutetrique modegravele incluant des paramegravetres dont la valeur doit ecirctre
estimeacutee par calage
Modegravele conceptuel modegravele dans lequel le fonctionnement du bassin versant est
repreacutesenteacute par des analogies concepts Lanalogie la plus souvent utiliseacutee pour
repreacutesenter le fonctionnement des sols et des nappes est celle du reacuteservoir dont le deacutebit
de vidange deacutepend du taux de remplissage
Modegravele analytique modegravele pour lequel les relations entre les variables de sortie et
les variables de forccedilage ont eacuteteacute eacutetablies par analyse de seacuteries de donneacutees mesureacutees
Lexemple type est celui des modegraveles lineacuteaires les paramegravetres du modegravele sont lieacutes aux
6
coefficients de correacutelation entre les variables Notons que lanalyse des donneacutees peut
conduire au choix de relations non lineacuteaires entre les variables
Modegraveles empiriques le type de fonctions reliant les variables est fixeacute agrave priori
(fonctions polynocircmiales fonctions sigmoiumldes) Le niveau de complexiteacute (nombre de
fonctions agrave utiliser ordre du polynocircme) eacutetant fixeacute le calage consiste alors agrave
deacuteterminer la combinaison de fonctions sajustant le mieux aux donneacutees mesureacutees Les
reacuteseaux de neurones sont lexemple le plus rependu de ce type de modegraveles en
hydrologie Les outils dinterpolation savegraverent geacuteneacuteralement ecirctre de piegravetres
extrapolateurs Ils sont donc agrave utiliser avec prudence en dehors de la gamme de valeurs
pour laquelle ils ont eacuteteacute caleacutes
I14 Simulation hydrologique par lrsquoapplication du modegravele HEC-HMS [20]
Un modegravele hydrologique peut ecirctre deacutefini comme eacutetant une repreacutesentation theacuteorique simplifieacutee
drsquoune reacutealiteacute physique En hydrologie la modeacutelisation concerne geacuteneacuteralement la relation
pluie-deacutebit crsquoest agrave dire que les modegraveles utilisent la pluie comme variable drsquoentreacutee et calculent
un hydrogramme en sortie du bassin Ces modegraveles reposent en geacuteneacuteral sur deux fonctions
distinctes
bull Une fonction de production qui seacutepare la pluie en une partie infiltreacutee et en une partie
ruisseleacutee
bull Une fonction de transfert qui achemine la pluie ruisseleacutee agrave lrsquoexutoire de lrsquouniteacute
hydrologique (le bassin versant)
Les Modegraveles deacuteveloppeacutes sous le HEC-HMS se basent sur trois fonctions essentielles
Modegraveles pour calculer les preacutecipitations modegraveles pour estimer le volume de ruissellement
direct et les modegraveles de calcul des eacutecoulements souterrains
I141 Preacutesentation du Modegravele HEC-HMS [20]
Le systegraveme de modeacutelisation hydrologique HEC-HMS est conccedilu pour simuler le processus
preacutecipitation ruissellement des systegravemes hydrographiques denses Il est conccedilu pour ecirctre
appliqueacute aux grandes surfaces geacuteographiques pour reacutesoudre si possible un plus grand nombre
de problegravemes Ceci inclut lrsquoalimentation des grands bassins versants par les preacutecipitations et
lrsquohydrologie des crues les petits bassins urbains ou ruissellement des cours drsquoeau naturels
Les hydrogrammes produits par le code de calcul sont utiliseacutes directement ou conjointement
avec drsquoautres logiciels pour des eacutetudes de disponibiliteacute des ressources hydriques drainage
7
urbain preacutevisions deacutecoulement conception drsquoeacutevacuateur de crue de reacuteservoirs reacuteduction des
dommages drsquoinondation reacutegulation des plaines inondables et exploitation des systegravemes
Le modegravele hydrologique HEC-HMS a eacuteteacute deacuteveloppeacute par le laquo Hydrologic Engineering Center
(HEC) raquo de lrsquoUS Army Corps of Engineers (USACE) Il comprend une interface graphique
des capaciteacutes pour la manipulation la gestion et le stockage de donneacutees ainsi que des
possibiliteacutes drsquoaffichage et drsquoimpression de reacutesultats Il fait suite au modegravele hydrologique
HEC-1 Flood Hydrograph Package deacuteveloppeacute durant les anneacutees 70 et qui est aujourdrsquohui
encore le modegravele hydrologique le plus employeacute aux Eacutetats-Unis
I142 Principe geacuteneacuteral de fonctionnement du modegravele HEC-HMS [20]
HEC-HMS est un modegravele distribueacute qui permet de subdiviser un bassin versant en plusieurs
parties appeleacutees sous-bassins qui sont consideacutereacutees comme ayant chacune des caracteacuteristiques
homogegravenes Il est particuliegraverement bien adapteacute pour simuler le comportement hydrologique de
bassins versants non urbaniseacutes HEC-HMS permet eacutegalement de simuler et drsquoincorporer des
reacuteservoirs et des deacuterivations
Afin de simuler le comportement hydrologique dun Bassin Versant (BV) le logiciel HEC-
HMS prend en compte les diffeacuterents paramegravetres suivants
les preacutecipitations ces donneacutees peuvent correspondre agrave des releveacutes pluviomeacutetriques
reacuteels deacutevegravenements pluvieux ordinaires ou exceptionnels mais aussi agrave des eacutevegrave nements
pluvieux theacuteoriques baseacutes sur une eacutetude statistique
les pertes (par infiltration emmagasinement ou eacutevapotranspiration) qui permettent
deacutevaluer le ruissellement agrave partir des preacutecipitations et des caracteacuteristiques du BV
les ruissellements directs qui prennent en compte les eacutecoulements de surface les
stockages et les pertes de charge
lhydrologie fluviale crsquoest agrave dire le comportement de leau lorsquelle se trouve dans le
lit de la riviegravere
Ces diffeacuterents paramegravetres sont ensuite modeacuteliseacutes matheacutematiquement par un ensemble
deacutequations (dont celles de Saint-Venant) qui permettent dobtenir la reacuteponse du systegraveme
hydrologique-hydraulique global du agrave un changement de conditions hydro-meacuteteacuteorologiques
8
1 Modeacutelisation des preacutecipitations [20]
Parmi les paramegravetres fondamentaux agrave prendre en compte dans la modeacutelisation hydrologique
dun bassin versant on retrouve bien sucircr les preacutecipitations On peut fournir au logiciel trois
types de donneacutees concernant les preacutecipitations
des releveacutes pluviomeacutetriques dun eacutevegravenement reacuteel
des hauteurs deau theacuteoriques obtenues agrave partir dune eacutetude freacutequentielle (eacutevegravenement
pluvieux hypotheacutetique)
des donneacutees relatives agrave un eacutevegravenement extrecircme (pluie de projet)
Puisque le but de notre eacutetude est le dimensionnement drsquoun ouvrage de protection contre les
inondations drsquoune crue freacutequentielle ainsi que lrsquoeacutevaluation des reacuteductions des dommages dus
aux inondations nous choisissons les hauteurs de preacutecipitations obtenues drsquoune eacutetude
freacutequentielle
2 Calcul des volumes de ruissellement [20]
HEC-HMS calcule les volumes deacutecoulements en soustrayant aux preacutecipitations les quantiteacutes
deau qui sont stockeacutees infiltreacutees ou eacutevaporeacutees lors de leur trajet sur le bassin versant
Les surfaces dun bassin versant sont classeacutees en deux cateacutegories
1 Surfaces directement connecteacutees et impermeacuteables ougrave leacutecoulement est direct
et se fait sans pertes Dans ce cas on utilise le modegravele laquo sans pertes raquo
2 Surfaces permeacuteables soumises agrave des pertes deacutecrites par les diffeacuterents modegraveles
suivants
bull Modegravele de perte initiale et agrave taux constant
bull Modegravele agrave deacuteficit et agrave taux de perte constant
bull Modegravele baseacute sur le Curve Number (CN)
bull Modegravele de Green et Ampt
Pour tous ces modegraveles les pertes sont calculeacutees pour chaque intervalle de temps et soustraites
agrave la moyenne surfacique de preacutecipitations pour cet intervalle La quantiteacute drsquoeau restante
9
deacutesigne lexcegraves de preacutecipitation ou preacutecipitation efficace Cette quantiteacute est consideacutereacutee
uniforme sur tout le bassin versant et repreacutesente le volume deacutecoulement de sur face
Parmi ces modegraveles nous avons choisi le modegravele laquo Curve Number (CN) raquo Ce modegravele estime
lexcegraves de preacutecipitations comme une fonction des preacutecipitations cumuleacutees de la couverture
des sols et de lhumiditeacute initiale du sol Il se base sur la texture du sol et la nature des travaux
drsquoexploitation des terres (agriculture urbanisation ou autres) de la zone eacutetudieacutee
La meacutethode est baseacutee sur les eacutequations suivantes
SIP
IPQ
a
a
2
(I-1)
avec SIa 20
On obtient donc
(I-2)
avec CN
S1000
(I-3)
et (I-4)
Ougrave
Q Deacutebit de ruissellement en (m3s)
P Preacutecipitation (mm)
S La capaciteacute maximale de reacutetention apregraves anteacuteceacutedent de preacutecipitation de 5
jours
aI La reacutetention initiale des preacutecipitations par le sol et les veacutegeacutetations (mm)
CNi le curve number pour une surface partielle Ai CN valeur peseacutee pour
lrsquoensemble du bassin versant
La valeur de CN peut ecirctre deacutefinie agrave partir des tables fournies en annexe III du
manuel de reacutefeacuterences techniques
Ai
CNiAiCN
SP
SPQ
80
202
10
3 La modeacutelisation du ruissellement direct [20]
Cette partie preacutesente le ruissellement direct sur un bassin versant de ce qui est qualifieacute dexcegraves
de preacutecipitation Elle se base sur le calcul de lhydrogramme unitaire (HU) Lhydrogramme
unitaire donne le deacutebit de ruissellement par uniteacute de hauteur deau en excegraves tombeacutee sur le
bassin versant Cette meacutethode repose donc principalement sur lhypothegravese de lineacuteariteacute entre
lexcegraves de preacutecipitations et le ruissellement
Dans le logiciel HEC-HMS on trouve plusieurs modegraveles drsquoHU syntheacutetiques nous avons
choisi le modegravele du SCS (Soil Conservation Service) il repose sur lhydrogramme unitaire
normaliseacute (qui est la moyenne de nombreux HU calculeacutes pour diffeacuterents bassins versants)
Cet hydrogramme normaliseacute repreacutesente le deacutebit deacutecoulement Ut comme une fraction du
deacutebit maximal Up et Tp linstant du pic On a par ailleurs les relations empiriques
suivantes
(I-5)
A surface du bassin versant
C constante de conversion eacutegale agrave 208
Le temps de la pointe ou de monteacute est lieacutee agrave la dureacutee de luniteacute de la preacutecipitation excessive
comme
(I-6)
ougrave Δt La dureacutee de lrsquoexcegraves de preacutecipitation
tlag le temps de deacutecalage eacutegale agrave 06 tc (tc le temps de concentration du bassin)
Ainsi il suffit de connaicirctre le temps de concentration pour remonter agrave Tp et Up et drsquoobtenir
ainsi lhydrogramme unitaire deacutesireacute par simple multiplication de lhydrographe unitaire
normaliseacute
11
I2 LES MODELES HYDRAULIQUES
I21 Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere [8]
Cet aspect est intimement lieacute aux donneacutees topographiques qui forment lrsquoossature du
modegravele geacuteomeacutetrique utiliseacute pour les modeacutelisations Une recherche des caracteacuteristiques des
principaux modegraveles existants en hydraulique fluviale avec leurs atouts et leurs limites est
donc neacutecessaire
Dans le cas drsquoun eacutecoulement en riviegravere on parle drsquoeacutecoulements en lits composeacutes (lits
mineur et majeur) ougrave les caracteacuteristiques de vitesse hauteur drsquoeau rugositeacute varient suivant
les lits (Bousmar 2002 CETMEF 2004 Kreis 2004 Proust 2005) Lrsquointerface entre les
lits est primordiale elle est la source de la majoriteacute des incertitudes pour la simulation des
eacutecoulements deacutebordants
On identifie de fortes pertes de charges dans cette zone et dans la couche limite (interface
entre le fond de la riviegravere et le fluide) comme il est montreacute su la figure (I-3)
(a) Pertes par frottement et microturbulences au fond du cours drsquoeau
(b) Pertes dues aux macroturbulences issues de la diffeacuterence de vitesse entre les lits
(c) Pertes par transfert de quantiteacute de mouvement entre les lits
Figure (I-3) Diffeacuterentes pertes de charge dans un eacutecoulement en lits composeacutes
(Proust 2005)
Abreacuteviations QDM=Quantiteacute De Mouvement
12
1 Les modegraveles 1D
La plupart des modegraveles unidimensionnels (1D) agrave lits composeacutes prennent en charge les pertes
(a) comme HEC-RAS ou Mike11 (cf tableau 1) drsquoautres tentent de prendre en charge (a) et
(b) comme Mage5 (Ghavasieha et al 2006 et les plus eacutevolueacutes cherchent agrave simuler les trois
pertes comme Axeriv Neacuteanmoins la caracteacuteristique principale des codes 1D est qursquoils
moyennent la hauteur drsquoeau (et pour certains la vitesse) sur chaque profil en travers
perpendiculaire aux lits majeur et mineur Ceci provient de leurs structures et des eacutequations
qui les reacutegissent ils sont constitueacutes drsquoun ensemble de profils en travers perpendiculaires aux
eacutecoulements Crsquoest leur principale faiblesse car les surfaces libres reacuteelles sont loin drsquoecirctre
horizontales lors des crues (et les champs de vitesses sont loin drsquoecirctre uniformes) pour une
section en travers donneacutee
2 Les modegraveles 2D
Les modegraveles bidimensionnels (2D ou 2D-H) tentent de reproduire ces variations ils sont
construits sur un reacuteseau mailleacute qui permet de donner les grandeurs hydrauliques (vitesse et
hauteur drsquoeau) pour chaque cellule du reacuteseau Les eacutequations qui reacutegissent ces modegraveles sont
moyenneacutees sur la hauteur (drsquoougrave 2D-H pour 2D-hauteur) et donnent des champs de vitesse
pouvant varier dans le plan mais pas sur la hauteur Ces modegraveles agrave priori sont tregraves inteacuteressants
mais sont tregraves gourmands en temps de calcul
3 Les modegraveles 3D
Actuellement les modegraveles 3D ne sont guegravere opeacuterationnels ils restent du domaine de la
recherche et se limitent agrave des zones drsquoeacutetude tregraves restreintes de lrsquoordre de quelques dizaines de
megravetres de cous drsquoeau (Ruumlther et Olsen 2007)
Le tableau (I-1) donne les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegravere et donne des exemples
de modegraveles les plus utiliseacutes dans le domaine de la simulation hydraulique pour chaque
cateacutegorie
13
Tableau (I-1) Les diffeacuterents modegraveles hydrauliques de riviegraveres [8]
Modegravele Equation Nom du logiciel Atouts Limites
Modeacutelisations
1D
dites filaires
Barreacute Saint-Venant
simplifieacute
(BSV 1D)
LISFLOOD-FP (Bates et De
Roo 2000)
Permet drsquoutiliser des
donneacutees
topographiques
preacutecises
Equations simplifieacutees
Barreacute Saint-
enant
(BSV1D)
Thalweg-
Fluvia
(CEMAGREF)
BSV 1D
LIDO
(CETMEF)
Conccedilu pour les
grandes plaines
inondables
BSV 1D HEC-RAS
(USACE)
Mike 11 (DHI)
Robustesse et
fiabiliteacute
Peu adapteacute
aux reliefs
complexes
BSV 1D Mascaret
(EDF) Mage5
(CEMAGREF)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents entre lits
BSV 1D Axeriv
(Universiteacute
Louvain)
Tient compte
des eacutechanges
turbulents et des
transferts de
masse entre lits
Peu diffuseacute
reste du
domaine de
la recherche
Modeacutelisations
2D
BSV 2D
Telemac 2D
(LNH-EDF)
Mike 21 (DHI)
RUBAR
(CEMAGREF)
Adapteacute aux
reliefs et aux
champs de
vitesse
complexes
Temps de
calculs
longs
Modeacutelisations
3D
Navier-
Stokes
Mike 3
(DHI)
Equations
complegravetes
Temps de
calculs tregraves
longs
Abreacuteviations CETMEF (Centre drsquoEtudes Techniques Maritimes et Fluviales) DHI
(Danish Hydraulic Institute) USACE (United State of America Corps o f Engineers)
LNH-EDF (Laboratoire National drsquoHydraulique ndash Electriciteacute De France)
La comparaison effectueacutee par Horritt et Bates (2002) entre LISFLOOD-FP HEC-RAS et
Telemac 2D a mis en eacutevidence les bons reacutesultats du logiciel HEC-RAS qui obtient des
reacutesultats drsquoune preacutecision comparable agrave ceux de Telemac 2D en ce qui concerne lrsquoextension
spatiale du champ drsquoinondation et la propagation de lrsquoonde de crue
14
I22 Description du modegravele HEC-RAS [13]
I221 Introduction
Le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS est deacuteveloppeacute comme des logiciels des eacutetudes
hydrauliques qui permettent de simuler les eacutecoulements agrave surface libre Il a eacuteteacute conccedilu par le
Hydrologic Engineering Center du US Army Corps of Engineers agrave travers le projet NextGen
Ce projet englobe plusieurs aspects hydrologiques et hydrauliques Analyse du ruissellement
des preacutecipitations Hydraulique fluviale Simulation des systegravemes des reacuteservoirs Analyse des
dommages drsquoinondation Preacutevision des crues pour la conception des reacuteservoirs
I222 Possibiliteacutes du modegravele HEC-RAS [13]
Lobjectif principal du programme HEC-RAS est tout agrave fait simple Il est conccedilu pour exeacutecuter
le calcul hydraulique unidimensionnel pour tous les reacuteseaux de canaux naturels et artificiels
par le calcul des hauteurs de la surface de leau en toute section dinteacuterecirct pour un ensemble de
donneacutees deacutecoulement en reacutegime permanent ou par des hydrogrammes de propagation des
crues par la simulation de lrsquoeacutecoulement en reacutegime non permanent
I223 Theacuteorie de base de calcul du modegravele HEC-RAS [13]
A Profils de la surface de lrsquoeau en eacutecoulement permanent
Comme il a eacuteteacute indiqueacute plus haut le modegravele HEC-RAS est capable dexeacutecuter des calculs
unidimensionnels de profil de la surface de leau pour leacutecoulement permanant graduellement
varieacute dans des canaux naturels et artificiels Les profils de la surface de leau en reacutegime
deacutecoulement sous critiques (fluvial) supercritiques et mixtes peuvent ecirctre calculeacutes
1 Eacutequations de base entre deux sections
Les profils de la surface de lrsquoeau sont calculeacutes entre deux sections comme il montreacute agrave la figure
(I-4) en reacutesolvant leacutequation drsquoeacutenergie Leacutequation deacutenergie est eacutecrite comme suit
heg
VZY
g
VZY
2
sup2
2
sup2 1111
2222
(I-7)
Ougrave
Y1 Y2 profondeur de leau au niveau des sections
Z1 Z2 cocircte du canal principal
V1 V2 vitesses moyennes (deacutebit total surface totale drsquoeacutecoulement)
α1 α 2 coefficients de pondeacuteration de vitesse
15
g acceacuteleacuteration de la graviteacute
he perte deacutenergie principale (perte de charge)
Figure (I-4) Repreacutesentation des limites dans leacutequation deacutenergie
La perte totale deacutenergie (he) entre deux sections est composeacutee des pertes par frottement et des
pertes de contraction ou dexpansion Leacutequation pour la perte totale deacutenergie est comme suit
g
V
g
VCSLh fe
22
2
1
2
2 (I-8)
Ougrave
L longueur de la distance entre deux sections
S f angle de frottement repreacutesentatif entre deux sections
C coefficient de perte dexpansion ou de contraction
La longueur de la distance mesureacutee entre deux sections L est calculeacutee comme suit
robchlob
robrobchchloblob
QQQ
QLQLQLL
(I-9)
Ougrave
lobL chL
robL Longueurs des distances entre deux sections de calcul indiqueacutees pour
leacutecoulement dans la berge gauche le canal principal et la berge droite
lobQ chQ
robQ Moyenne arithmeacutetique des deacutebits entre deux sections pour la berge gauche
le canal principal et la berge droite
16
2 Subdivision drsquoune section en travers pour le calcul du deacutebit
La deacutetermination du transport total et du coefficient de vitesse pour une section de calcul
exige que leacutecoulement soit subdiviseacute en uniteacutes pour lesquelles la vitesse est uniformeacutement
distribueacutee Lapproche utiliseacutee dans HEC-RAS est de subdiviser leacutecoulement dans les
surfaces des rives en utilisant les points darrecirct des valeurs de la rugositeacute n comme base de la
subdivision (endroits ougrave est observeacute le changement des valeurs du coefficient de rugositeacute n)
comme le montre la figure (I-5) Le flux est calculeacute dans chaque subdivision sous la forme
suivante en fonction de n (Equation de Manning)
21
fKSQ (I-10)
Avec 321
ARn
K (I-11)
Ougrave
K flux pour la subdivision
n coefficient de rugositeacute de Manning pour une subdivision
A surface deacutecoulement pour une subdivision
R rayon hydraulique pour une subdivision (surfacepeacuterimegravetre mouilleacute)
Le programme cumul tous les deacutebits dans les rives pour obtenir un flux pour la rive gauche et
la rive droite Le deacutebit total drsquoune section de calcul est obtenu en additionnant les trois deacutebits
des trois subdivisions (gauche canal droite)
Figure (I-5) Meacutethode de subdivision du deacutebit par le modegravele HEC-RAS
3 Eacutevaluation de lrsquoeacutenergie cineacutetique moyenne
Puisque le logiciel de HEC-RAS est un programme de calcul unidimensionnel des profils de
la surface de lrsquoeau seule une surface de leau et donc une eacutenergie moyenne sont calc uleacutees en
chaque section Pour un niveau donneacute de la surface de leau leacutenergie moyenne est obtenue en
17
consideacuterant les eacutenergies correspondantes aux trois sous-sections dune section de calcul (rive
gauche canal principal et rive droite) Le scheacutema (I-6) ci-dessous montre comment leacutenergie
moyenne est obtenue pour une section de calcul
Figure (I-6) Exemple de calcul de leacutenergie moyenne
V1 = vitesse moyenne de la surface 1
V2 = vitesse moyenne de la surface 2
Pour calculer leacutenergie cineacutetique moyenne il est neacutecessaire dobtenir le coefficient de
pondeacuteration α de la vitesse Le coefficient de vitesse α est calculeacute en se basant sur le flux
dans les trois eacuteleacutements deacutecoulement la rive gauche la rive droite et le canal Il peut
eacutegalement ecirctre eacutecrit en termes de transport et surface comme dans leacutequation suivante
3
333
sup2sup2sup2)sup2(
t
rob
rob
ch
ch
lob
lobt
K
A
K
A
K
A
KA
(I-12)
Ougrave
Agrave Surface totale deacutecoulement de la section totale de calcul (msup2)
Alob Ach Arob Surface deacutecoulement de la rive gauche de canal principal et de la rive droite
respectivement (msup2)
K Flux total (m3s)
Klob Kch Krob Deacutebit de la rive gauche du canal principal et de la rive droite (m3s)
α Coefficient de pondeacuteration de la vitesse
18
4 Evaluation de la pente hydraulique (de frottement)
La pente de frottement est eacutevalueacutee dans HEC-RAS comme le produit Sf et L (eacutequation (I-2)
ougrave Sf est la pente de frottement repreacutesentative pour un tronccedilon et L est deacutefini par lrsquoeacutequation
(I-3) La pente de frottement (pente du gradient deacutenergie) en chaque section est calculeacutee agrave
partir de leacutequation de Manning comme suit
K
QS f 2
1 rArr 2)(K
QS f (I-13)
Lrsquoexpression pour le calcul de la pente hydraulique moyenne Sf dans HEC-RAS est
lrsquoeacutequation du deacutebit moyen entre deux sections de calcul
2
21
21f
KK
QQS
(I-14)
5 Calcul du profil de la surface de lrsquoeau
1 La hauteur inconnue de surface de leau en une section donneacutee est deacutetermineacutee par une
solution iteacuterative des eacutequations (I-1) et (I-2)
ehVV
gWSWS )(
2
1 2
22
2
1112 (I-15)
WS Niveau (Profil) de la surface de lrsquoeau (m)
B Calcul de la propagation des crues en reacutegime drsquoeacutecoulement non permanant
Les lois physiques qui reacutegissent leacutecoulement de leau dans un canal sont (1) le principe de la
conservation de la masse (continuiteacute) et (2) le principe de la conservation de la quantiteacute de
mouvement Ces lois sont exprimeacutees matheacutematiquement sous forme deacutequations
diffeacuterentielles partielles qui ci-apregraves deacutesigneacute sous le nom des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
Figure (I-7) Volume eacuteleacutementaire pour la deacuterivation des eacutequations de continuiteacute et de la
quantiteacute de mouvement
19
Eacutequation de Continuiteacute
Consideacuterons le volume eacuteleacutementaire repreacutesenteacute sur la figure (I-7) Dans cette figure la distance
X est mesureacutee le long du canal Au point meacutedian du volume leacutecoulement et toute la surface
deacutecoulement sont deacutenoteacutes Q(x t) et AT respectivement La surface totale deacutecoulement est la
somme de la surface active du canal et de la zone de stockage
0
lq
x
Q
t
A (I-16)
Avec ql est lapport lateacuteral par uniteacute de longueur
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Lrsquoeacutequation de la quantiteacute de mouvement est donneacutee par
0
fS
x
ZgA
x
QV
t
Q (I-17)
1 Application des eacutequations deacutecoulement non permanent dans HEC-RAS
La figure (I-8) illustre les caracteacuteristiques bidimensionnelles de linteraction entre le canal et
la plaine drsquoinondation Quand le niveau drsquoeau du canal srsquoeacutelegraveve leau srsquoeacuteloigne lateacuteralement du
canal inondant la plaine drsquoinondation et remplissant les zones de stockage disponibles A
mesure que la profondeur augmente la plaine drsquoinondation commence agrave transporter leau en
aval geacuteneacuteralement le long drsquoune courte trajectoire Quand le niveau drsquoeau srsquoabaisse leau se
deacuteplace vers les rives du canal compleacutetant leacutecoulement dans le canal principal
Figure (I-8) Ecoulements dans le canal principal et la plaine drsquoinondation
Puisque la direction primaire de leacutecoulement est orienteacutee le long du canal ce champ
bidimensionnel deacutecoulement peut souvent ecirctre exactement rapprocheacute par une repreacutesentation
20
unidimensionnelle Les surfaces daccumulation peuvent ecirctre modeacuteliseacutees avec les zones de
stockage qui eacutechangent leau avec le canal Leacutecoulement dans les rives peut ecirctre rapprocheacute
comme un eacutecoulement agrave travers un canal seacutepareacute
Ce problegraveme Canal Plaine inondable a eacuteteacute analyseacute par plusieurs auteurs de diffeacuterentes
maniegraveres Fread (1976) et Smith (1978) ont traiteacute ce problegraveme en divisant le systegraveme en deux
canaux seacutepareacutes et en eacutecrivant des eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement pour
chaque canal Pour simplifier le problegraveme ils ont assumeacute une surface horizontale de leau en
chaque section normale agrave la direction de leacutecoulement tels que leacutechange de la quantiteacute de
mouvement entre le canal et la plaine drsquoinondation soit neacutegligeable et que le deacutebit soit
distribueacute selon les flux
Qc = φ Q (I-18)
Ougrave
Qc Ecoulement dans le canal (m3s)
Q Eacutecoulement total (m3s)
φ Kc (Kc + Kf)
Kc Flux dans le canal (m3s)
Kf flux dans la plaine drsquoinondation (m3s)
Avec ces approches les eacutequations unidimensionnelles du mouvement peuvent ecirctre combineacutees
en seacuterie simple
0
1)(
fc x
Q
x
Q
t
A (I-19)
0
12222
ff
f
ffc
c
c
f
f
c
c Sx
ZgAS
x
ZgA
x
AQ
x
AQ
t
Q (I-20)
Avec les indices c et f se rapportent au canal et agrave la plaine drsquoinondation respectivement
2 Forme implicite des diffeacuterences finies
La reacutesolution des eacutequations deacutecoulement non permanent unidimensionnelles est de la forme
implicite de quatre-points voir la figure (I-9)
21
Figure (I-9) Maillage de Preissmann typique de diffeacuterence finie
Les formes implicites geacuteneacuterales de diffeacuterence finies sont
1 deacuteriveacute de temps
t
ff
t
f
t
f jj
150 (I-21)
2 deacuteriveacute de lespace
x
ffff
x
f
x
f jjjj
11 (I-22)
3 La valeur de la fonction
11 5050 jjjj ffffff (I-23)
Eacutequation de continuiteacute
Leacutequation de continuiteacute deacutecrit la conservation de la masse pour le systegraveme unidimensionnel
En consideacuterant le stockage S leacutequation de continuiteacute peut ecirctre eacutecrite comme pour le canal
et la plaine drsquoinondation
f
cc
c
c qt
A
t
A
x
Q
(I-24)
et
lc
f
f
fqq
t
S
t
A
x
Q
(I-25)
22
Les indices c et f se rapportent au canal et la plaine drsquoinondation respectivement ql est
lapport lateacuteral par uniteacute de longueur de la plaine drsquoinondation et qc et qf sont les eacutechanges de
leau entre le canal et la plaine drsquoinondation
En utilisant des diffeacuterences finies de forme implicites on obtient
f
t
c
c qt
A
x
Q
(I-26)
lc
c
c
fqq
t
A
x
Q
(I-27)
Les eacutechanges entre le canal et la plaine drsquoinondation sont eacutegaux mais opposeacutes tels que Δxc qc
= - qf Δxf on obtient
0
lff
f
c
c Qxt
Sx
t
Ax
t
AQ (I-28)
Eacutequation de la quantiteacute de mouvement
Elle peut ecirctre eacutecrite pour le canal et pour la plaine drsquoinondation comme suit
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZgA
x
QV
t
Q
(I-29)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZgA
x
QV
t
Q
(I-30)
Ougrave Mc et le Mf sont la quantiteacute de mouvement par uniteacute de distance eacutechangeacutee entre le canal et
la plaine drsquoinondation respectivement
ffc
c
c
c
ccc MSx
ZAg
x
QV
t
Q
(I-31)
cff
f
f
f
fffMS
x
ZAg
x
QV
t
Q
(I-32)
23
Avec Δxc Mc = - Δxf Mf (I-33)
0
hf
ccc
ffccSS
x
ZAg
x
VQ
xt
xQxQ (I-34)
Avec est le facteur de distribution de vitesse
Sh perte de contraction
3 Forme de diffeacuterence finie des eacutequations deacutecoulement non permanent
Les eacutequations (I-24) (I-29) et (I-30) sont non- lineacuteaires Pour eacuteviter la solution non- lineacuteaire
Preissmann ( Liggett et Cunge 1975) et Chen (1973) ont deacuteveloppeacute une technique pour
lineacuteariser les eacutequations
Les approximations de diffeacuterence finies sont eacutenumeacutereacutees terme par terme pour leacutequation de
continuiteacute dans le tableau (I-2) et pour leacutequation de la quantiteacute de mouvement dans le tableau
(I-3)
Tableau (I-2) Approximation des termes des diffeacuterences finies de leacutequation de continuiteacute
Termes Approximation diffeacuterences finies
Q jjjj QQQQ 11
c
c xt
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
c
j
j
c
cj
1
150
f
fx
t
A
t
ZdZ
dAZ
dZ
dA
x
j
j
f
j
j
f
fj
1
150
fxt
S
t
ZdZ
dSZ
dZ
dS
x
j
j
j
j
fj
1
150
24
Tableau (I-3) Approximation des termes des diffeacuterences finies dans leacutequation de la quantiteacute
de mouvement
Termes Approximation diffeacuterences finies
e
ffcc
xt
xQxQ
fcjfjcjcjfjfjcjcj
e
xQxQxQxQtx
11
50
ejx
VQ
jj
ej
jj
ej
VQVQx
VQVQx
11
1
ex
ZAg
Ag
ej
jj
jj
ejej
jj
x
ZZAgZZ
xx
ZZ
)( 1
1
1
hf SSAg
111 5050 jjhfhjhjfjfjhf AASSSSSSAgSSAg
A 150 jj AA
fS fjfj SS 150
jA
j
j
ZdZ
dA
fjS j
j
f
j
j
fQ
Q
SZ
dZ
dK
K
S
22
A 150 jj AA
C Les conditions aux limites
Pour un tronccedilon de riviegravere on a N sections formant N-1 sections (cellule) Agrave partir de ces
cellules 2N-2 eacutequations de diffeacuterence finies peuvent ecirctre deacuteveloppeacutees Puisque on a 2N
inconnus (ΔQ et Δz pour chaque section) deux eacutequations additionnelles sont neacutecessaires Ces
eacutequations sont fournies par les conditions aux limites pour chaque tronccedilon dont leacutecoulement
fluvial sont exigeacutes aux extreacutemiteacutes amont et aval Pour leacutecoulement supercritique les
conditions aux limites sont seulement exigeacutees agrave lextreacutemiteacute amont
25
CHAPITRE II LES MODELES DE SIMULATION DES DOMMAGES
ECONOMIQUES
II1 INTRODUCTION
Le pheacutenomegravene des inondations a eacuteteacute toujours constitueacute pour les agglomeacuterations situeacutees en bordure de
riviegraveres Les deacutegacircts engendreacutes par les crues sont souvent importants et parfois catastrophiques En raison
du cocircut consideacuterable des ameacutenagements de protection les autoriteacutes ont besoin drsquoune estimation des
dommages potentiels et du rapport cocircutbeacuteneacutefices afin drsquoeacutevaluer la pertinence de ces investissements
II2 DOMMAGES DrsquoINONDATION DEFINITION ET EVALUATION
II21 Typologie des dommages [4]
Les dommages lieacutes agrave une crue sont tregraves divers Ils diffegraverent par leur nature etou leur cause Une
description typologique preacutecise en facilite lrsquoapproche et le traitement
Breaden (1973) distingue les cateacutegories suivantes directs indirects secondaires intangibles et
drsquoincertitude Une classification est deacutetailleacute dans le tableau donnant une illustration des diffeacuterents types de
dommages deacutecrits selon deus axes chiffrablesnon-chiffrables (moneacutetarisablesnon-moneacutetarisables) et
selon lrsquoeacuteloignement de lrsquoeacutevegravenement
Dommages directs tangibles sont les dommages physiques (dommages porteacutes aux
biens mateacuteriels) causeacutes per la submersion Ils son chiffrables de faccedilon moneacutetaire et
repreacutesentent sauf exception la part la plus importante des cocircut engendreacutes lors drsquoune
crue Les dommages directs tangibles sont les mieux reacutepertorieacutes et se precirctent bien aux
eacutetudes
Dommages intangibles relegravevent du domaine sanitaires ou sociologique et rendent
compte de lrsquoimpact psychologique ou physique (au sens corporel) de la crue sur des
individus ou une population Ils sont non quantifiables du moins en termes moneacutetaires Il
est par conseacutequent tregraves deacutelicat drsquoessayer drsquoen tenir compte dans une eacutevaluation de
dommages
II22 Evaluation des dommages [12]
Deux familles drsquoapproches peuvent ecirctres identifieacutees lrsquoeacutevaluation agrave posteriori et lrsquoeacutevaluation agrave priori
Evaluation agrave posteriori se donne pour objectif drsquoestimer les dommages causeacutes par des
inondations qui se sont deacutejagrave produites
26
Evaluation agrave priori consiste agrave reacutealiser une estimation des dommages potentiels compte
tenu de lrsquoexistence drsquoun risque et de son occurrence Elle est reacutealiseacutee geacuteneacuteralement dans
lrsquoobjectif drsquoestimer lrsquointeacuterecirct eacuteconomique drsquoaction futures de preacutevention ou de protection
On peut eacutegalement exprimer un cocircut moyen annuel qui est alors lrsquointeacutegrale de la fonction
qui relie un cocircut agrave la freacutequence annuelle de deacutepassement de lrsquoinondation maximale
II23 Evaluation des dommages agrave priori [12]
Les estimations des dommages drsquoinondation sont eacutevalueacutees en termes de hauteur de submersion
des bacirctiments par leseaux La hauteur de submersion est la hauteur drsquoeau effective dans le
bacirctiment mesureacutee agrave partir drsquoun plancher de reacutefeacuterence La figure (II-1) illustre cette hauteur
Figure (II-1) Hauteur de submersion par rapport au bacirctiment
H= h - Z RC
La hauteur de submersion due agrave lrsquoinondation est en rapport de lrsquointensiteacute et agrave la vitesse Les
tableaux (II-1) et (II-2) illustrent ces deux qualifications
Tableau (II-1) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion
Hauteur Aleacutea
H lt 1 m Moyen ou faible
H ge 1 m fort
27
Tableau (II-2) Qualification de lrsquoaleacutea en fonction de la hauteur de submersion et la vitesse
drsquoeacutecoulement
Vitesse
Hauteur
Faible
(Stockage)
Moyenne
(Ecoulement)
Forte
(Grand eacutecoulement)
H lt 05 m Faible Moyen Fort
05 m lt H lt 1 m Moyen Moyen Fort
H gt 1 m Fort Fort Tregraves fort
II3 EVALUATION DES DOMMAGES PAR LrsquoAPPLICATION DU MODELE
HEC-FDA [5]
II31 Description du modegravele HEC-FDA [5] Le programme calcule lrsquoespeacuterance des dommages annuels (dommage annuel moyen expected
annual damage - EAD) neacutecessaire pour une eacutevaluation eacuteconomique des plans drsquoameacutenagement
des plaines drsquoinondation Le risque et lrsquoincertitude peuvent eacutegalement ecirctre eacutevalueacutes
II32 Composantes du modegravele HEC -FDA [5]
HEC-FDA est un systegraveme de logiciels multi inteacutegreacutes conccedilus pour lusage interactif dans un
environnement multi fonctions et utilisations Le programme se compose dune interface drsquoutilisation
graphique (GUI) des composantes hydrologiques et eacuteconomiques des possibiliteacutes de gestion et de base
de donneacutees des fonctions graphiques et de rapports
II321 Configuration de lrsquoeacutetude
La configuration de leacutetude contient les donneacutees deacutecrivant le plan physique de lrsquoeacutetude et la deacutefinition du
plan de protection pour les analyses Les donneacutees incluent les riviegraveres les plaines drsquoinondation les plans
de protection et les anneacutees danalyse
1 Riviegravere
Les riviegraveres incluent de diverses surfaces deau tel que les fleuves riviegraveres canaux lacs eacutetangs etchellipLes
riviegraveres sont deacutefinies dans leacutetude et sont donc communes pour tous les plans et les analyses Une eacutetude
peut inclure un ougrave plusieurs riviegraveres
2 Plaine drsquoinondation
La plaine drsquoinondation est la surface spatiale drsquoinondation pour laquelle un dommage (deacutegacirct) est traceacute en
tronccedilon consideacutereacute le long du cours drsquoeau et srsquoeacutetend sur la plaine drsquoinondation pour inclure toute la largeur
de lrsquoinondation la plus probable Elle est peut ecirctre indiqueacutee pour la rive droite ou gauche ou les deux
rives agrave la foi
3 Plans
Un plan peut repreacutesenter les conditions de lrsquoeacutetude avec et sans projet de protection Le plan avec un projet
de protection se compose dune ou plusieurs variantes et actions de reacuteduction des deacutegacircts drsquoinondation Un
28
plan est eacutevalueacute sur une peacuteriode danalyse (la dureacutee de vie du projet) Il commence par lanneacutee de
reacutefeacuterence de lexeacutecution ou de lopeacuteration Les conditions hydrologiques et eacuteconomiques associeacutees agrave une
future anneacutee danalyse speacutecifieacutee sont consideacutereacutees pour eacutevaluer lrsquoexeacutecution eacuteconomique eacutequivalente du
plan sur sa dureacutee de vie
4 Anneacutees drsquoanalyse
Une anneacutee danalyse repreacutesente une peacuteriode de temps ou une anneacutee pour laquelle les donneacutees
hydrologiques et eacuteconomiques doivent ecirctre deacuteveloppeacutees pour des analyses
Les anneacutees danalyse deacutefinissent les dommages et linformation dexeacutecution de projet pour des peacuteriodes de
temps speacutecifiques pendant la dureacutee de vie de projet telle que lanneacutee de reacutefeacuterence ou lrsquohorizon donneacute le
plus probable
II322 Etude hydrologique
Lrsquoeacutetude hydrologique consideacutereacutee est les donneacutees hydrologiques hydrauliques et leveacutees neacutecessaires agrave
la simulation est saisie pour des analyses Les donneacutees incluent les profils de surfaces de leau associeacutes
aux valeurs de deacutebit drsquoun eacuteveacutenement hypotheacutetique ou observeacute Le systegraveme HEC-FDA exige pour la
simulation huit (8) profils de surface de leau de huit (8) eacuteveacutenements dinondation Ccedila peut ecirctre le deacutebit
ou le niveau drsquoeau pour chaque riviegravere
Le modegravele calcul la courbe des deacutebits en fonction de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence les niveaux drsquoeau
en fonction des deacutebits et les caracteacuteristiques des plans de protection contre les inondations La fonction
de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des proceacutedures analytiques ou graphiques Les
fonctions de probabiliteacute des niveaux drsquoeau peuvent eacutegalement ecirctre calculeacutees et appliqueacutees
1 Fonctions de probabiliteacute des deacutebits
Les analyses eacuteconomiques et dexeacutecution (de reacutealisation) exigent une fonction de probabiliteacute des deacutebits
avant drsquoecirctre assigneacute pour chaque plan de protection contre lrsquoinondation anneacutee danalyse cours drsquoeau et
plaines drsquoinondation La fonction de probabiliteacute des deacutebits peut ecirctre calculeacutee en utilisant soit des
proceacutedures analytiques ou graphiques
Meacutethode analytique de probabiliteacute des deacutebits
La meacutethode analytique est adapteacutee pour la loi de distribution de probabiliteacute de Pearson type III Cette
meacutethode sapplique souvent pour des fonctions de probabiliteacute des deacutebits deacuteriveacutees agrave partir des donneacutees
mesureacutees ou modeacuteliseacutees
Meacutethode graphique de probabiliteacute de deacutebit
Si la fonction ne sadapte pas avec la distribution de Pearson de type III lapproche graphique devrait ecirctre
utiliseacutee Lapproche graphique est typiquement applicable pour les eacutecoulements reacutegulariseacutes (probabiliteacutes
29
des niveaux drsquoeau pour les reacutesultats de la modeacutelisation de lrsquoeacutecoulement non permanent) et les fonctions
peacuteriodiques et partielles
2 Les niveaux drsquoeaux en fonction des deacutebits (courbe de tarage)
La fonction deacutebit ndashniveau drsquoeau avec incertitude est indiqueacutee pour un plan donneacute anneacutee danalyse
riviegravere et plaine drsquoinondation dans leacutevaluation des mesures de reacuteduction des dommages drsquoinondation
II323 Etude eacuteconomique
Cette composante se base sur la production de la fonction hauteur drsquoeau -dommage avec lincertitude pour
la reacuteduction des dommages drsquoinondation Elle est deacutefinie par la fonction du taux de dommages ndash
profondeur cest-agrave-dire le taux de lrsquoouvrage endommageacute pour une gamme des niveaux drsquoinondation
Le taux de dommages est multiplieacute ensuite par le paramegravetre correspondant lieacute agrave lrsquoouvrage pour obtenir
une fonction profondeur unique- dommages agrave lrsquoouvrage de protection
II324 Evaluation
Les dommages peuvent ecirctre calculeacutes de deux faccedilons
(1) lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages annuels obtenue par inteacutegration des
dommages selon la fonction de probabiliteacute au deacutepassement
(2) les dommages annuels eacutequivalents associeacutes agrave un taux drsquointeacuterecirct particulier et agrave une
peacuteriode drsquoanalyse
Les calculs sont effectueacutes pour chaque plan de gestion de la plaine drsquoinondation en srsquoappuyant
sur les donneacutees hydrologiques hydrauliques et eacuteconomiques associeacutees agrave chaque zone de
dommages La reacuteduction des dommages est deacutetermineacutee en comparant les conditions avec ou
sans projet Les calculs de performance des projets sont reacutealiseacutes et afficheacutes ainsi que leurs
reacutesultats
Les dommages annuels moyens sont calculeacutes agrave partir de la formule suivante
I
i
iT dppDD1
1
0
)( ou
1
0 1
)(I
i
iT dppDD (V-1)
avec
DT Dommages totaux (Dinar Algeacuterien)
Di (p) Densiteacute de distribution de probabiliteacutes
30
Linteacutegrale de la fonction de probabiliteacute des dommages dans lanalyse des risques de base est eacutegale agrave la
moyenne de toutes les valeurs possibles des dommages deacutetermineacutees par eacutechantillonnage exhaustif de
Monte Carlo des fonctions des probabiliteacutes des deacutebits hauteur -deacutebit hauteur -dommages et leurs
incertitudes associeacutees comme le montre la figure (II-2)
Figure (II-2) Algorithme de simulation de Monteacute Carlo pour lrsquoeacutevaluation des dommages
annuels moyens (EAD)
Les valeurs calculeacutees des dommages sont afficheacutees par cateacutegories de dommage de
mecircme qursquoun tableau de synthegravese sommaire des reacutesultats pour lrsquoanneacutee de base et pour
lrsquohorizon donneacute le plus probable et de nombreux graphiques y sont fournis
31
CHAPITRE III CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BASSIN VERSANT
DE LA MINA
III1 INTRODUCTION
Les caracteacuteristiques physiographiques dun bassin versant influencent fortement sa reacuteponse
hydrologique et notamment le reacutegime des eacutecoulements en peacuteriode de crue ou deacutetiage Leur
deacutetermination neacutecessaire constitue un premier diagnostic permettant la mise en eacutevidence des
facteurs et paramegravetres geacuteographiques et physiques contribuant agrave la formation du ruissellement
III2 PRESENTATION DE LA REGION DrsquoETUDE
La figure (III-1) montre le deacutecoupage du bassin versant de lrsquoOued Mina objet de cette eacutetude en
cinq sous-bassin de tailles variables Bv_1(Oued Mina) Bv_2 (Oued Mina) et Bv_5 (Oued
Mina ) avec une orientation Sud Est-Nord Ouest et le bassin Bv_3 (Oued Mellah) qui srsquooriente
du Sud Ouest vers le Nord Est et par contre le Bv_4 (Oued Khloug ) son orientation est du Sud
Est vers le Nord Ouest
III3 SITUATION GEOGRAPHIQUE
Le bassin versant de lOued Mina est un des bassins les plus importants de lrsquoOued
Cheliff Il est situeacute agrave quelques 300 km agrave lrsquoOuest dAlger dans lOranais entre 0deg 20rsquo et 1deg 10rsquo de
longitude Est et entre 34deg 40rsquo et 35deg 40 de lattitude Nord drainant ainsi une superficie de 6580
kmsup2 au profit de la ville de Relizane Il forme un rectangle Sud-Nord depuis les Hautes Plaines
du Chott Ech-Chergui au Sud jusqursquoau cours infeacuterieur de lOued Cheliff sur pregraves de 128 km
La partie septentrionale sinsegravere dans le Tell occidental ou Tell oranais et comprend la retombeacutee
sud-orientale de lOuarsenis agrave lOuest A lEst il est limiteacute par les Monts des Beni-Chougrane
Laltitude variant entre 1339 m et 80 m deacutecroicirct vers le Nord
Lrsquooued Mina parcourt une distance de 143 m entre le barrage de Bakhadda et Relizane avec une
orientation Sud-Est Nord-Ouest
32
Figure (III-1) Bassin versant de la Mina
Echelle 150000
33
La ville de Relizane objet de cette eacutetude se situe dans la partie aval du bassin versant de lrsquoOued
Mina comme le montre la figure (III-1) risque drsquoecirctre soumise au pheacutenomegravene de lrsquoinondation
par un deacutebordement direct du lit mineur de lrsquoOued (voir la figure (III-2) pour occuper le lit
majeur ou se trouve la ville sur la rive droite du cours drsquoeau
Figure (III-2) Inondation par deacutebordement direct
III4 CARACTERISTIQUES MORPHOMETRIQUES
III41 Paramegravetres de forme
La forme drsquoun bassin versant peut ecirctre traduite par lrsquoindice de compaciteacute de Graveacutelius Kc
qui repreacutesente le rapport du peacuterimegravetre mesureacute du bassin au peacuterimegravetre drsquoun cercle occupant une
aire eacutequivalente
(III-1)
Ougrave
A la surface du bassin versant (Km2)
P le peacuterimegravetre du bassin versant (Km)
Le bassin versant rectangulaire reacutesulte dune transformation geacuteomeacutetrique du bassin reacuteel dans
laquelle on conserve la mecircme superficie le mecircme peacuterimegravetre (ou le mecircme coefficient de
compaciteacute) et donc par conseacutequent la mecircme reacutepartition hypsomeacutetrique
A
PKc 280
34
LR et lR repreacutesentent respectivement la longueur et la largeur du rectangle eacutequivalent ces
paramegravetres sont donneacutes par les formules suivantes
2
12111
121 C
C
RK
AKl (III-2)
2
12111
121 C
C
RK
AKL (II1-3)
III42 Paramegravetres de relief
III421 Courbe hypsomeacutetrique
La courbe hypsomeacutetrique fournit une vue syntheacutetique de la pente du bassin donc du relief Cette
courbe repreacutesente la reacutepartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude Elle
porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou
au-dessous) de laltitude repreacutesenteacutee en ordonneacutee Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le
pourcentage de superficie au-delagrave dune certaine altitude Le tableau (III-1) reacutesume la reacutepartition
hypsomeacutetrique des bassins versants consideacutereacutes et la figure (III-3) illustre lrsquoallure de leurs courbes
hypsomeacutetriques
Tableau (III-1) Reacutepartition hypsomeacutetrique du bassin versant de la Mina
BV
_2
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 1929 1517 1929 1517 275
250-200 3131 2462 5059 3979 225
200-150 2574 2024 7633 6003 175
150-100 2914 2292 10548 8295 125
100-84 2168 1705 12716 10000 92
Total 12716 10000
BV
_1
Sid
i A
ek
Dji
lla
li Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1160-1000 78 166 78 166 1080
1000-800 713 1517 791 1683 800
800-600 1382 2940 2173 4623 700
600-400 1886 4013 4059 8636 500
400-225 641 1364 470 10000 3125
Total 470 10000
35
BV
_4
OK
hlo
ug
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
800-700 807 339 807 339 750
700-600 1236 520 2043 858 650
600-50 1832 770 3875 1628 550
500-400 5834 2451 9709 4079 450
400-300 3146 1322 12854 5401 350
300-200 6621 2782 19475 8183 250
200-100 2306 969 21781 9152 150
100-85 2019 848 23800 10000 925
total 23800 10000
BV
_5
O
Min
a
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
300-250 347 846 347 846 275
250-200 311 759 658 1605 225
200-150 389 949 1047 2554 175
150-100 1496 3649 2543 6202 125
100-80 1557 3798 41 10000 90
Total 41 10000
BV
_3
OM
ell
ah
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
727-700 1396 450 1396 450 7135
700-600 1887 608 3283 1058 650
600-500 3364 1084 6647 2142 550
500-400 6885 2218 13532 4360 450
400-300 7126 2296 20657 6656 350
300-200 5841 1882 26498 8538 250
200-100 2214 713 28712 9251 150
100-84 2324 749 31035 10000 92
Total 310 10000
BV
_1
OA
bta
l
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 38 070 38 070 12695
1200-1000 1318 2443 1356 2514 1100
1000-800 1348 2499 2704 5013 900
800-600 1398 2592 4102 7605 700
600-400 873 1618 4975 9223 500
400-205 419 777 5394 10000 3025
Total 5394 10000
36
BV
To
tal
OM
ina
Altitudes Superficies partielles Superficies cumuleacutees Altitude moyenne
(m) (Kmsup2) ( ) (Kmsup2) ( ) (m)
1339-1200 3800 058 3800 058 12695
1200-1000 132580 2015 136380 2073 1100
1000-800 141930 2157 278310 4229 900
800-600 158940 2416 437250 6645 700
600-400 124074 1886 561324 8530 500
400-200 76761 1167 638084 9697 300
200-80 19961 303 658045 10000 140
Total 6580
Figure (III-3) Courbes Hypsomeacutetriques des sous bassins de la Mina
300-250250-200
200-150150-100
100-80
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
3798
BV_5
OMina
300-250250-200
200-150150-100
100-84Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2462
BV_2
OMina
727-700700-600
600-500500-400
400-300300-200
200-100100-84
Altitudes (m)
Su
rface (
)
0
20
40
60
80
100
2296
BV_3
OMelleh
800-700700-600
600-50500-400
400-300300-200
200-100100-85
Altitudes (m)
Su
rfaces (
)
0
20
40
60
80
100
2782
BV_4
OKhloug
6
2416
37
III422 Les altitudes caracteacuteristiques
Les altitudes maximale et minimale
Elles sont obtenues directement agrave partir de cartes topographiques Laltitude maximale repreacutesente
le point le plus eacuteleveacute du bassin tandis que laltitude minimale considegravere le point le plus bas
geacuteneacuteralement agrave lexutoire
Laltitude moyenne
Laltitude moyenne se deacuteduit directement de la courbe hypsomeacutetrique ou d u traitement dune
carte topographique On peut la deacutefinir comme suit
Ho = sum A
hiAi (III-4)
Avec
Hmoy altitude moyenne du bassin (m )
Ai aire comprise entre deux courbes de niveau (km2 )
hi altitude moyenne entre deux courbes de niveau (m )
A superficie totale du bassin versant (km2 )
Laltitude meacutediane
Laltitude meacutediane correspond agrave laltitude lue au point dabscisse 50 de la surface totale du
bassin sur la courbe hypsomeacutetrique Cette grandeur se rapproche de laltitude moyenne dans le
cas ougrave la courbe hypsomeacutetrique du bassin concerneacute preacutesente une pente reacuteguliegravere
III423 Indice de pente
Les diffeacuterents indices de pentes permettent de caracteacuteriser les pentes drsquoun bassin afin
drsquoeacutetablir des comparaisons et des classifications Les indices de pentes se deacuteterminent agrave partir de
la connaissance de la reacutepartition hypsomeacutetrique sur le bassin
Indice de pente de ROCHE laquo Ip raquo
Lrsquoindice de pente de M Roche sert agrave deacuteterminer la pente moyenne avec les donneacutees reacuteelles du
basin versant Il a proposeacute un indice de pente plus facile agrave calculer Ip repreacutesentant la moyenne
de la racine carreacutee des pentes mesureacutees sur le rectangle eacutequivalent et pondeacutereacutees par les surfaces
(III-5)
n
i
iiip aaBL
I1
1)(1
38
ougrave
Ip indice de pente de Roche
L longueur du rectangle eacutequivalent
Bi la fraction en pourcentage de la surface comprise entre les altitudes ai-1 et ai
Indice de pente globale ≪Ig≫
Lrsquoindice de Roche eacutetant cependant trop long agrave eacutevaluer pour des eacutetudes rapides il est
preacutefeacuterable drsquoutiliser un autre indice qui est Lrsquoindice de pente globale et il est donneacute par la
formule suivante
(III-6)
ougrave
D deacuteniveleacutee calculeacutee par la formule suivante
D = H5 - H95 (III-7)
ougrave
H95 et H5 repreacutesente respectivement lrsquoaltitude qui correspondant agrave 95 et 5 de la surface
totale du bassin versant
Indice de pente moyen
Il est donneacute par la relation suivante
(III-8)
ougrave
maxD repreacutesente la diffeacuterence entre les altitudes extrecircmes du bassin versant
L Longueur du cours drsquoeau principal
La deacuteniveleacutee Speacutecifique
Elle est calculeacutee suivant la relation suivante
(III-9)
ougrave
A la surface du bassin versant
()L
DIg
)(mAIgDs
mmL
DI
max0
39
III5 CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE
Le reacuteseau hydrographique est constitueacute de lrsquoensemble des chenaux qui drainent les eaux
de surface vers lrsquoexutoire du bassin versant La deacutefinition drsquoun cours drsquoeau est difficile agrave donner
avec preacutecision en particulier pour les cours drsquoeau temporaires Lrsquoeacutetude du chevelu
hydrographique servant surtout agrave comparer des bassins entre eux
III51 La densiteacute de drainage
La densiteacute de drainage drsquoun bassin versant est deacutefinit comme eacutetant la longueur moyenne en Km
du reacuteseau hydrographique par Km2 de lrsquoaire A du bassin Elle reflegravete la dynamique de ce dernier
la stabiliteacute du reacuteseau de drainage et le type de ruissellement de surface Elle est obtenue par la
relation suivante
(III-10)
Ougrave
Dd densiteacute de drainage (Kmkmsup2)
ΣLi longueur totale du reacuteseau hydrographique (Km)
A surface du bassin versant (Kmsup2)
III52 Freacutequence des cours drsquoeau
Cette valeur repreacutesente le nombre de Thalweg par uniteacute de surface
(III-11)
Ougrave
N1 nombre de cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
A surface totale du bassin versant (Km2)
III53 Coefficient de Torrentialiteacute
Cest le produit de la densiteacute de drainage par la freacutequence des thalwegs dordre 1
11 FDdC (III-12)
Ougrave
F1 la freacutequence des cours drsquoeau drsquoordre 1 (Km-2)
Dd densiteacute de drainage (Km-1)
)( 1 km
A
LiDd
)( 21 kmA
NFs
40
III54 Rapport de confluence
Crsquoest le rapport du nombre de thalwegs drsquoordre x et de celui des thalwegs drsquoordre
immeacutediatement supeacuterieur (x+1) Il est donneacute par la relation suivante
1
X
X
cN
NR (III-13)
III55 Rapport de longueur
Crsquoest le rapport entre la longueur moyenne des talwegs drsquoordre (x+1) par celle des
thalwegs drsquoordre immeacutediatement infeacuterieur (x) Ce rapport est donneacute par la relation suivante
X
X
LL
LR 1 (III-14)
III6 TEMPS DE CONCENTRATION
An cas des bassins versant non jaugeacutes le temps de concentration repreacutesente la dureacutee que
met une goute drsquoeau de ruissellement du point le plus eacuteleveacute au point repreacutesentant lrsquoexutoire du
bassin versant
Le temps de concentration est deacutetermineacute par Les formules morphomeacutetriques suivantes
1- Formule de KIRPICH
385077066150 ILTc (III-15)
2- Formule de BANDY WILLIAMS
2010
101460
IALTc (III-16)
3- Formule de GIANDOTTI
080
514
H
LATc
(III-17)
4- Formule de BASSO
3850
minmax
1151
0670HH
LTc
(III-18)
41
5- Meacutethode de SCS
3850
0
3870
H
LTc (III-19)
Le tableau (III-1) donne les diffeacuterentes valeurs du temps de concentration des sous bassins
consideacutereacutes Ces valeurs seront utiliseacutees pour estimer le temps de deacutecalage Tlag du modegravele du
ruissellement direct dans la simulation hydrologique reacutealiseacutee parle modegravele HEC-HMS
Tableau (III-1) Estimation du temps de concentration (Tc heure)
Bassin Versant
Kirpich
Brandy amp
Williams
Giandotti
Basso
SCS
Moyenne retenue
(h)
Vitesse moyenne
(ms)
1 2 3 4 5 (1+3+5)
BV_1 (OAbtal) 2853 763 2182 1635 1960 2332 150
BV_1 (Sidi Aek Djillali)
562 289 671 317 397 543 148
BV_2 909 232 804 539 580 764 098
BV_3 (OMelah) 809 325 1145 481 780 911 107
BV_4 (OKhloug) 650 301 899 387 604 718 116
BV_5 480 168 524 287 340 448 097
BV(Total) 2981 809 2546 1778 2242 2535 145
III7 SOL ET VEGETATION
La nature du sol intervient sur la rapiditeacute de monteacutee des crues et sur leur volume En effet le
taux dinfiltration le taux dhumiditeacute la capaciteacute de reacutetention les pertes initiales le coefficient de
ruissellement sont en fonction du type de sol et de son eacutepaisseur
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est caracteacuteriseacute du point de vue geacuteologique par
ndash La preacutepondeacuterance du Jurassique au Nord et agrave lrsquoOuest
ndash Les restes drsquoun paysage Creacutetaceacute avec des roches calcaires et greacutes calcaires Les couches
infeacuterieures du Jurassique supeacuterieur constitueacute des marnes et lrsquooccasion de gisements
alternants avec des bancs de roches carboniques aux quelles se joignent les marnes
tertiaires au nord qui contiennent localement des bancs de calcaires et de greacutes-calcaires
La veacutegeacutetation est un facteur deacuteterminant de la rapiditeacute du ruissellement superficiel du taux
drsquoeacutevaporation et de la capaciteacute de reacutetention du bassin Le couvert veacutegeacutetal joue un rocircle reacutegulateur
dans le reacutegime drsquoeacutecoulement
42
Lrsquoanalyse de la reacutepartition geacuteographique des formations veacutegeacutetales leurs diversiteacutes et leurs
reacutepartitions sur le bassin de lrsquoOued Mina montre deux parties nettement distinctes agrave savoir
La zone du nord purement marneuse et deacutepourvue de veacutegeacutetation dans la plupart des terres
agrave lrsquoexception de quelques icirclots de reboisement de Tassalat et de plantation drsquoarbres
fruitiegravere dans la valleacutee Les sols de cette partie du bassin versant sont geacuteneacuteralement nus
surtout sur les terrains rocheux Les cultures annuelles intensives et les champs reacutesiduels
se trouvent sur les collines et les zones rocheuses Lrsquoabsence de la veacutegeacutetation dans cette
partie du bassin se traduit par un ruissellement rapide dont le volume est fort dans les
conditions meacuteteacuteorologiques intenses
La zone Jurassique du Sud recouverte par une veacutegeacutetation de densiteacute variable Les
formations veacutegeacutetales existantes sur cette zone sont
ndash Les forets domineacutes par une grande partie de jeunes plantations de pin drsquoAlep
ndash Les maquis sous deux formes maquis avec Pistacia et Olea et maquis avec
Tetraclinis
ndash La veacutegeacutetation herbaceacutee en plus de la veacutegeacutetation naturelle les ceacutereacuteales sont les
cultures principales annuelles appliqueacutees
43
Tous les paramegravetres hydromorphomeacutetriques des sous bassins citeacutes ci-dessus sont reacutesumeacutes dans
le tableau (III-2)
Tableau (III-2) caracteacuteristiques physiographiques des bassins versants de la Mina
Paramegravetres BV_ 1 (OMina) BV_ 2
(OMina)
BV _3
OMellah
BV_ 4
OKhloug
BV _5
OMina) BV_(Total)
OAbtal Sidi Aek
Djillali
Cara
cteacuter
isti
qu
es
morp
hom
eacutetriq
ues
A Kmsup2 5394 470 127 310 238 41 6580
Pe Km 340 91 64 88 76 37 371
Kc - 130 118 158 141 139 160 128
L Km 12598 2893 2693 3503 2998 1558 13549
l Km 4282 1624 472 885 794 263 4857
RC - 160 250 366 373 418 333 165
Cara
cteacuter
isti
qu
es d
u r
elie
f
Hmax m 1339 1160 300 727 800 300 1339
Hmin m 205 225 84 84 85 80 80
Hmoy m 765 588 177 376 350 137 726
H5 m 1240 1018 296 677 719 298 1219
H95 m 430 381 102 139 126 95 404
H50 m 835 673 202 409 394 147 798
D m 810 637 194 539 593 203 815
Ds m 472 477 81 271 305 84 488
Ip 028 053 028 042 109 033 029
Ig 643 2202 720 1538 1978 1304 602
Imoy 090 323 080 184 238 141 093
Cara
cteacuter
isti
qu
es
hyd
rogra
ph
iqu
es sum Li Km 23124 1150 212 246 296 21 25049
Dd KmKmsup2 429 245 167 079 124 050 381
F1 - 390 220 170 061 116 024 346
Ct - 1673 539 284 049 144 012 1318
Lcp Km 102 47 33 41 45 8 143
Tc Heures 2332 543 764 911 718 448 2535
Le (III-2) tableau donne une superficie consideacutereacutee sur la totaliteacute du bassin versant de la Mina
eacutegale agrave 6580 Kmsup2 une diffeacuterence drsquoaltitude de 1339 m agrave 80m et un temps de concentration de
2535 heures Ce qui nous amegravene agrave conclure que si les conditions meacuteteacuteorologiques seront
intenses et homogegravenes sur la totaliteacute du bassin le deacutebit agrave lrsquoexutoire serait important
44
CHAPITRE VI ETUDE CLIMATIQUE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
IV1 CLIMAT
Le climat de la reacutegion en geacuteneacuterale est de type semi-aride du point de vue tempeacuterature
moyenne pluviomeacutetrie annuelle et reacutepartition saisonniegravere des preacutecipitations
Lrsquoanalyse climatique du secteur eacutetudieacute srsquoest baseacutee sur les travaux et donneacutees de Selzer (1946) et
de Chaumont et Paquin qui ont eacutetabli en 1971 la carte pluviomeacutetrique de lrsquoAlgeacuterie septentrionale
Ouest agrave lrsquoeacutechelle 1 500 000 et agrave partir des observations eacutetaleacutees sur une peacuteriode de 30 anneacutees
(1974-2003) Nous avons utiliseacute des observations plus reacutecentes (jusquagrave 2003) au niveau de la
station de Reacutelizane
IV2 PLUVIOMETRIE
IV21 Preacutecipitations annuelles
Les preacutecipitations du bassin versant de la Mina sont dues agrave des perturbations
geacuteneacuteralement de Nord et Nord-Ouest Les averses pluvieuses deacutependent aussi de lrsquoaltitude de la
latitude et de lrsquoexposition La moyenne annuelle est estimeacutee agrave 275 mm pour la peacuteriode de
197071 agrave 20032004 et de 325mm pour la peacuteriode drsquoobservation de 192425 agrave 194849 drsquoougrave
une moyenne pour les deux peacuteriodes autour de 300 mman Lrsquohistogramme agrave la figure ( IV-1)
montre une forte probabiliteacute pour une pluviomeacutetrie annuelle entre le domaine des valeurs (186 agrave
372) mm La moyenne ou norme pluviomeacutetrique est situeacutee dans cet intervalle (275 mm) Les
valeurs extrecircmes des pluies annuelles se situent dans les intervalles (124 - 186) mm pour les
anneacutees de seacutecheresse (15 des cas) et (372 - 496) mm pour les anneacutees humides (6 )
caracteacuterisant une leacutegegravere asymeacutetrie positive (avec une tendance vers les valeurs infeacuterieure agrave la
norme)
Figure (IV-1) Histogramme des pluies annuelles agrave Reacutelizane
45
SEPTOCT
NOVDEC
JANVFEV
MARSAVRIL
MAIJUIN
JUILAOUT
0
10
20
30
40
50
Pluvio
meacutetrie
men
suell
e (mm
)
Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Reacutelizane
Observations de 197071 agrave 199899
Observations de 192425 agrave 194849
Cette variabiliteacute est illustreacutee drsquoune maniegravere plus explicite par la figure (IV-2) montrant la
chronologie des pluies annuelles de 197071 agrave 200304 On y remarque une nette tendance agrave
lrsquoaccroissement des preacutecipitations annuelles deacutes 1990 On peut exprimer la variation de la
pluviositeacute par le coefficient de variation (Cv) eacutegal pour les pluies annuelles moyennes agrave 025 La
variabiliteacute de la pluviositeacute exprimeacutee le plus souvent par le coefficient de variation est
inversement proportionnelle agrave lrsquoariditeacute
Figure (IV-2) Variation de la pluie annuelle agrave Relizane entre les peacuteriodes
(197071 agrave 20032004)
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 20050
100
200
300
400
500
Anneacutees
Plu
ie a
nnue
lle (
mm
)
Variation de la pluie annuelle agrave Reacutelizane (197071 agrave 20032004)
IV22 Preacutecipitations mensuelles
Lrsquohistogramme agrave la figure (IV-3) montre la variation mensuelle des preacutecipitations
moyennes On note une augmentation des pluies mensuelles de septembre agrave deacutecembre suivie
drsquoune diminution des normes mensuelles des pluies jusqursquoau mois drsquoaoucirct Ce reacutegime se
caracteacuterise par de leacutegegraveres variations durant ces deux grandes peacuteriodes pluviales On a ainsi deux
maximums un en deacutecembre et un autre en feacutevriermars
Figure (IV-3) Variation mensuelle des preacutecipitations agrave Relizane
46
IV23 Preacutecipitations maximales journaliegraveres
Les donneacutees ANRH de la station de Reacutelizane ont eacuteteacute utiliseacutees La seacuterie de pluie maximale
journaliegravere maximorum annuelle eacutetudieacutee srsquoeacutetend de 1970 agrave 2003 soit 34 anneacutees
hydrologiques ce qui permet une plus adeacutequate analyse statistique des pluies maximales
journaliegraveres geacuteneacuteratrices de crues La figure (IV-4) montre la chronologie annuelle des Pjmax
maximorum on note une fluctuation quasi stationnaire autour de la valeur moyenne de
294mm avec quelques valeurs caracteacuteristiques en 197273 (483mm) en 198586 (541mm)
et en 20012002 (616mm)
Figure (IV-4) Chronologie des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
Figure (IV-5) Histogramme des pluies maximales journaliegraveres agrave lrsquoeacutechelle annuelle
(Observations de 197071 agrave 20032004)
La figure (IV-5) illustre la densiteacute de distribution des valeurs Pjmax agrave asymeacutetrie positive avec
une freacutequence maximale de lrsquoordre de 353 pour les valeurs comprises dans lrsquointervalle (16 ndash
24)mm les Pjmax gt 40mm geacuteneacuteratrices de crues exceptionnelles admettent une freacutequence de
12 Le tableau (IV-1) donne les caracteacuteristiques statistiques de lrsquoeacutechantillon analyseacute
47
Tableau (IV-1) Statistiques de base eacutechantillon Pjmax Station Reacutelizane Nombre dobservations 34 (de 197071 agrave 20032004)
Minimum 38 mm
Maximum 616 mm
Moyenne 294 mm Ecart-type 106 mm Meacutediane 288 mm
Coefficient de variation (Cv) 036 Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 119
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie annuelle des pluies maximales journaliegraveres
maximorum a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment
les lois Pearson III Gamma Lognormale (Galton) Gumbel et Lognormale triparameacutetrique
Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en annexe (2) La figure (IV-6) illustre les
ajustements de la courbe expeacuterimentale aux cinq lois statistiques les plus utiliseacutees en
hydrologie Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide des deux tests suivants le test de Shapiro-
Wilk et le test du Khi carreacute Le premier test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese
que les observations proviennent bien de la distribution normale ou log-normale Ce test est
recommandeacute lorsque la taille de leacutechantillon est infeacuterieure ou eacutegale agrave 50 Le deuxiegraveme test
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la
distribution utiliseacutee
Les lois qui srsquoajustent le mieux aux donneacutees drsquoobservations et dont les quantiles sont situeacutes
dans lrsquointervalle des estimations des diffeacuterentes autres lois appliqueacutees sont la loi lognormale et
la loi Gumbel comme le montre drsquoune maniegravere explicite le tableau (IV-2) On adoptera la loi
Gumbel Le tableau (IV-3) donne les valeurs freacutequentielles de la pluie maximale journaliegravere
Figure (IV-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
48
Leacutegende 2LN = Loi Lognormale (2 paramegravetres)
EV1 = Loi Gumbel
P3 = Loi Pearson type III
G2 = Loi Gamma
3LN = Loi Lognormale (3 paramegravetres)
MV = estimation par la meacutethode de Maximum de Vraisemblance
Tableau (IV-2) Comparaison des quantiles de Pjmax obtenus des diffeacuterentes lois
statistiques
(Voir leacutegende en figure II-6)
(anneacutees)
q p
()
3LN G2 P3 EV1 2LN maximum minimum
1000 0999 01 866 696 797 803 797 866 696
200 0995 05 707 610 677 674 669 707 610
100 099 1 642 571 623 617 614 642 571
50 098 2 578 531 569 561 560 578 531
20 095 5 495 473 494 486 487 495 473
10 09 10 432 426 435 428 430 435 426
5 08 20 368 372 371 368 370 372 368
3 06667 333 317 328 321 319 321 328 317
Tableau (IV-3) Pluie maximale journaliegravere de diffeacuterente freacutequence de retour
Leacutegende
T =peacuteriode de retour (anneacutees)
q = probabiliteacute de non-deacutepassement
p = 100 (1-q) = probabiliteacute de deacutepassement
T q p Pjmax Ecart-type
Intervalle de
confiance (95)
(ans) () mm mm mm
100000 09999 001 989 107 779 120
20000 09995 005 859 893 684 103
10000 09990 01 803 818 643 964
5000 09980 02 748 742 602 893
2500 09960 04 692 667 561 822
2000 09950 05 674 643 547 800
1000 09900 1 617 568 506 729
500 09800 2 561 494 464 658
250 09600 4 504 420 422 587
200 09500 5 486 396 408 564
100 09000 10 428 323 365 491
50 08000 20 368 251 318 417
30 06667 3333 319 199 280 358
20 05000 50 276 162 245 308
49
IV3 TEMPEacuteRATURE
Le tableau (IV-4) indique les moyennes des tempeacuteratures mensuelles agrave SM Benaouda
relativement peu variable dans les limites de lrsquoensemble de la reacutegion La tempeacuterature
moyenne annuelle est de lrsquoordre de 148degC La tempeacuterature moyenne mensuelle maximale est
observeacutee aux mois de Juillet-Aout La tempeacuterature moyenne mensuelle deacutecroicirct agrave partir de ces
mois jusqursquoau mois de Janvier ougrave elle atteint sa valeur moyenne minimale (605degC)
Tableau (IV-4) Reacutepartition mensuelle des tempeacuteratures moyennes (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
TdegC (moyenne annuelle)
605 695 905 122 161 210 259 260 217 160 103 660 148
IV4 EVAPORATION
Le tableau (IV-5) indique les moyennes mensuelles des lames drsquoeau eacutevaporeacutees du reacuteservoir
de SM Benaouda sur une peacuteriode de 1973 agrave 1985
Tableau (IV-5) Reacutepartition de lrsquoeacutevaporation moyenne mensuelle (degC)
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec Anneacutee
mm 706 672 890 984 116 169 208 202 132 107 800 684 1408
La formule suivante donne la relation existante entre lrsquoeacutevaporation (E mm) et la tempeacuterature
(T degC) qui peut ecirctre appliqueacutee seulement dans les limites du secteur drsquoeacutetude
)2122 3720( )351 546( TE (IV-1)
Correacutelation = 096plusmn0015
IV5 EVAPOTRANSPIRATION
Il est souvent aiseacute de calculer lrsquoeacutevapotranspiration potentielle en appliquant la formule de
Thorntwaite eacutetabli par un ajustement statistique en 1951 qui a une relation avec la
tempeacuterature La formule de thorntwaite est la suivante
ETP (mm) = 16 F (λ) (10 (T I))a
(IV-2)
Ougrave
T Tempeacuterature moyenne de la peacuteriode consideacutereacutee en degC
I Indice thermique annuel eacutegal agrave la somme des douze indices thermiques mensuels i avec i
= (T5)5141
a est donneacute par la formule complexe suivante
50
a = (67510 7 I 3 ) - (77110 5 I 2 ) + (17910 2 I) + 049 (IV-3)
F (λ) est un terme correctif qui integravegre la dureacutee theacuteorique drsquoinsolation deacutependant de latitude
et du mois
Les valeurs calculeacutees de lrsquoETP (mm) mensuelle sont mentionneacutees dans le tableau (IV-6)
Tableau (IV-6) Valeur du coefficient de correction F (λ) et lrsquoETP (mm) du bassin versant
drsquoOued Mina
Mois Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aou Sep Oct Nov Dec An
F(λ) 086 084 103 110 122 123 125 117 103 097 085 083 -
ETP
(cm)
113 96 113 124 139 137 137 129 117 119 115 112 145
51
CHAPITRE V HYDROLOGIE DU BASSIN VERSANT DE LA MINA
V1 INTRODUCTION
Lrsquoobjectif de toute eacutetude hydrologique est de deacuteterminer pour un bassin versant donneacute les
hydrogrammes de crues agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour et de deacutefinir les deacutebits maxima probables
correspondants qui seront utiliseacutee comme conditions aux limites dans lrsquoeacutetude hydraulique
A cet effet lrsquoutilisation drsquoun modegravele de calcul des deacutebits et drsquoestimation des eaux agrave lrsquoeacutechelle
drsquoun bassin versant devient neacutecessaire
Dans ce dernier chapitre de la deuxiegraveme partie nous avons utiliseacute un modegravele de simulation
hydrologique qui traite la modeacutelisation des eacutecoulements dans les reacutegions arides et semi-arides
avec un inteacuterecirct particulier sur le dimensionnement des ouvrages de protection contre les
inondations il srsquoagit du modegravele hydrologique HEC-HMS En particulier notre choix de simuler
le comportement du bassin versant drsquooued Mina avec HEC-HMS est justifieacute pour les raisons
suivantes
bull Le modegravele HEC-HMS est un modegravele complet donc adapteacute theacuteoriquement agrave nrsquoimporte quel
type de climat et notamment agrave celui des zones arides en plus ce modegravele a la capaciteacute de
simuler aussi bien les pertes lrsquoeacutecoulement de surface lrsquoeacutecoulement souterrain et
lrsquoeacutecoulement fluvial
bull La fiabiliteacute des reacutesultats obtenus lors de son application agrave des bassins versants dans le
territoire ameacutericain nous a encourageacutes agrave appliquer ce modegravele agrave des bassins versants
meacutediterraneacuteens
Deux analyses freacutequentielles ont eacuteteacute faites la premiegravere concerne les preacutecipitations maximales
journaliegraveres qui a eacuteteacute faite dans lrsquoeacutetude climatique avec lrsquoextrapolation des reacutesultats obtenus par
la loi IDF (Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence) Les reacutesultats de cette premiegravere deacutemarche seront utiliseacutes
comme donneacutees meacuteteacuteorologiques de base dans la simulation pluie-deacutebit et la deuxiegraveme analyse
concerne les deacutebits maximaux instantaneacutes utiliseacutes dans le calibrage du modegravele HEC-HMS
52
btaPj
Pt
max
V2 ANALYSE FREQUENTIELLE DES PJ MAX (LA LOI IDF)
La recherche de la loi IDF seffectue sur la base des enregistrements pluviographiques qui
sont deacutepouilleacutes par un lecteur de courbes La digitalisation se fait par la meacutethode de
deacutepouillement agrave intensiteacutes constantes A partir des deacutepouillements agrave intensiteacutes constantes on
calcule geacuteneacuteralement les quantiteacutes de pluies correspondantes agrave diffeacuterents pas de temps (15mn
30mn 1h 2h 3h 6h 12h et 24h)
La relation Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence rechercheacutee est de la forme
(V-1)
Ougrave
Pt pluie correspondante agrave un pas de temps t
Pjmax pluie journaliegravere maximale
a et b paramegravetres climatiques
Le deacutepouillement des donneacutees pluviographiques agrave la station drsquoOued Djemaacirc donnent les
estimations suivantes pour a et b respectivement 039 et 035 drsquoougrave
(V-2)
Le tableau (V-1) donne les diffeacuterentes valeurs des intensiteacutes de pluies pour les diffeacuterentes dureacutees
et diffeacuterentes freacutequences (peacuteriodes de retour) La figure (V-1) preacutesente les courbes IDF
correspondantes
Tableau (V-1) Valeurs des intensiteacutes de pluie maximale obtenues en mm heure
Peacuteriode de
retour
(ans)
Freacutequence
Dureacutee
15
min
30
min
1
heure
2
heures
3
heures
6
heures
12
heures
24
heures
100 099 5925 3776 2406 1533 1178 751 479 305
20 095 4667 2974 1895 1208 928 591 377 240
10 09 411 2619 1669 1064 817 521 332 212
5 08 3534 2252 1435 915 703 448 285 182
350 390 max
tPj
Pt
53
Figure (V-1) Courbe Intensiteacute-Dureacutee-Freacutequence (Station drsquoOued Djemaacirc)
01 03 1 3 10 30 1001
3
10
30
100
Dureacutee en heures
Inte
nsiteacute
en
mm
hCourbes Intensiteacute - Dureacutee - Freacutequence
100 ans 20 ans 10 ans 5 ans
V3 ETUDE DES CRUES
V31 Preacutesentation des stations hydromeacutetriques
Le bassin versant de lrsquoOued Mina est muni de cinq stations hydromeacutetriques reacuteparties entre des
sites diffeacuterents Nous nous inteacuteressons dans cette eacutetude aux stations drsquoOued Abtal et de Sidi
AEK Djillali controcirclant plus de 95 de la surface totale du bassin versant drsquoOued Mina
Tableau (V-2) Stations hydromeacutettriques
Ndeg Stations Cours drsquoeau Code Surface
(Kmsup2)
X(Km) Y(Km) Z(Km)
1 Sidi AEK Djillali Oued Haddad 013401 470 30900 2445 22500
2 Oued Abtal Oued Mina 013402 5394 31680 24565 20500
Dans cette eacutetude nous avons utiliseacute les deacutebits max pour diffeacuterentes hauteurs drsquoeau extrapoleacutes agrave
partir des courbes de tarage La figure (V-2) suivante montre la courbe de tarage de chaque
station
54
Figure (V-2) Courbes de tarage
station Oued ABTAL station Sidi AEK Djillali
Les hydrogrammes de crues ont eacuteteacute calculeacutes en utilisant le modegravele de lrsquohydrogramme type
obtenu des hydrogrammes observeacutes au niveau des deux stations La figure (V-3) donne lrsquohydro
gramme type de chaque station
Figure (V-3) Hydrogrammes unitaires
station Sidi AEK Djillali station Oued ABTAL
V32 Statistiques des deacutebits maxima instantaneacutes
Lrsquoanalyse statistique annuelle et saisonniegravere des seacuteries des deacutebits maxima instantaneacutes calculeacutee
pour la station de Sidi AEK Djillali et la station drsquoOued Abtal est donneacutee dans les tableaux (V-
3) et (V-4) Nous remarquons que le deacutebit maximorum est de 472 m3s avec une freacutequence
0 10 20 30 40 0
50
100
150
200
250
300
Deacutebit Q (m 3 s)
Hauteur H (cm)
Courbe de tarage Q - H
0
02
04
06
08
1
0 5 10 15 20 26 36
tepms(h)
QtQ
max
0
02
04
06
08
1
0 25 5 8 13 18 23 28
temps (h)
QtQ
max
55
drsquooccurrence des Qmax de 50 enregistreacute en automne pour la station de Sidi AEK Djillali et un
deacutebits maximorum de 660 m3s avec une freacutequence drsquooccurrence eacutegale agrave 57 en automne pour
la station drsquoOued Abtal La variabiliteacute des Qmax exprimeacutee par le coefficient de variation est de
051 pour la premiegravere station et de 063 pour la deuxiegraveme
Tableau (V-3) Statistiques des Qmax de la station de Sidi AEK Djillali
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
50
61
171
092
29
61
149
071
21
43
193
149
100
104
472
051
Tableau (V-4) Statistiques des Qmax de la station drsquoOued Abtal
Saison Automne Hiver-
Printemps
Eteacute Anneacutee
Freacutequence ()
Moyenne (m3s)
Maximum maximorum (m3s)
Cv
57
201
660
091
29
109
341
076
14
162
590
140
100
303
660
063
Les histogrammes des figures (V-4) agrave (V-5) illustrent la densiteacute de distribution des
valeurs de Qmax avec une freacutequence maximale eacutegale de lrsquoordre de 14 pour les deux stations
Figure (V-4) Histogrammes des deacutebits max (Station drsquoOued Abtal)
56
Figure (V-5) Histogrammes des deacutebits max (Station de Sidi AEK Djillali)
V33 Analyse freacutequentielle des deacutebits maximaux instantaneacutes
Lrsquoajustement des seacuteries des deacutebits maximaux observeacutes au niveau des stations
hydromeacutetriques citeacutees preacuteceacutedemment nous a permis drsquoavoir les deacutebits maximaux
probables pour diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V331 Station de Sidi AEK Djillali
Lrsquoajustement pour cette station a eacuteteacute fait par les lois statistiques Gumbel et Gamma
Ces deux lois ont eacuteteacute utiliseacutees pour la raison qursquoelles deacutecrivent bien les variables
extrecircmes comme les crues La figure (V-6) illustre les ajustements de la courbe
expeacuterimentale aux deux lois statistiques citeacutees preacuteceacutedemment Cet ajustement a eacuteteacute
controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute Ce test permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de
lrsquohypothegravese que les observations proviennent bien de la distribution Gumbel La loi
qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax est loi Gumbel
57
Figure (V-6) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
(Station de Sidi AEK Djillali)
Le tableau (V-5) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station de Sidi AEK Djillali et de la loi
drsquoajustement
Tableau (V-5) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station de Sidi
AEK Djillali
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi
Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 960 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement
(Ck)
240 195
V332 Station drsquoOued Abtal
La courbe de distribution expeacuterimentale de la seacuterie des Qmax a eacuteteacute ajusteacutee agrave diffeacuterentes
lois statistiques communeacutement utiliseacutees notamment les lois log Pearson III Gamma
geacuteneacuteraliseacutee Lognormale Gumbel Les reacutesultats des ajustements sont donneacutes en
annexe (2) La figure (V-7) illustre les ajustements de la courbe expeacuterimentale aux
quatre lois statistiques Cet ajustement a eacuteteacute controcircleacute agrave lrsquoaide du test Khi carreacute qui
58
permet drsquoeacutetudier la vraisemblance de lrsquohypothegravese que les observations proviennent
bien des distributions consideacutereacutees La loi qui srsquoajuste le mieux aux donneacutees des Qmax
est loi Gamma
Figure (V-7) Comparaison des ajustements aux diffeacuterentes lois statistiques hydrologiques
Le tableau (V-6) donne les diffeacuterentes caracteacuteristiques statistiques de
lrsquoeacutechantillon des Qmax observeacutes agrave la station drsquoOued Abtal et de la loi drsquoajustement
Tableau (V-6) Estimations des caracteacuteristiques statistiques des Qmax de la station
drsquoOued Abtal
Caracteacuteristiques
statistiques
Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 648
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement (Ck) 679 179
Le tableau (V-7) suivant donne les reacutesultats des valeurs freacutequentielles des deacutebits
maxima instantaneacutes observeacutes des deux stations
59
0 5 10 15 20 25 30 35 0
50
100
150
200
250
300
350
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
O El Haddad agrave Sidi AEK Djillali
1 5 10 20
Hydrogrammes freacutequentiels de crue
0 10 20 30 40 50 0
200
400
600
800
1000
Temps (h)
Deacutebit
(m3s)
Hydrogrammes freacutequentiels de crue O Mina agrave Oued El Abtal
1 5 10 20
Tableau (V-7) Les valeurs des Qmax freacutequentiels
Periode Freacutequence Station
de retour (ans) () Oued Abtal Sidi AEK Djillali
100 1 952 317
20 5 678 232
10 10 558 194
5 20 436 155
En combinant ces reacutesultats avec les hydrogrammes types nous obtenions les
hydrogrammes de crue agrave diffeacuterentes peacuteriodes de retour des deux stations citeacutees
preacuteceacutedemment qui sont illustreacutes sur la figure (V-8-10)
Figure (V-8) Hydrogrammes de crue des diffeacuterentes peacuteriodes de retour
V4 CALCUL DES HYDROGRAMMES DES CRUES
Les hydrogrammes des crues freacutequentiels neacutecessaires agrave lrsquoeacutetude hydraulique relative aux
eacutetudes de protection contre les inondations ont eacuteteacute simuleacutes agrave lrsquoaide du modegravele HEC-
HMS
V41 Application du modegravele HEC-HMS
Rappelons que HMS est lrsquoacronyme de (Hydrologic Modeling Systems) Il est
conccedilu pour la simulation des processus preacutecipitation - ruissellement de systegravemes
hydrologiques complexes
60
V411 Modegravele du bassin versant
La repreacutesentation physique dun reacuteseau hydrographique est accomplie avec un modegravele
de bassin Les eacuteleacutements hydrologiques sont relieacutes dans un reacuteseau dense pour simuler
les processus deacutecoulement Les eacuteleacutements disponibles sont sous bassin extension
jonction reacuteservoir deacuterivation source et exutoire Le calcul procegravede agrave partir des
eacuteleacutements de lrsquoamont vers lrsquoaval
Le modegravele hydrologique du bassin versant drsquoOued Mina est repreacutesenteacute dans HEC-
HMS par quatre sous- bassins nommeacutes respectivement laquo Oued El Abtal raquo laquo Sidi AEK
Djillali raquo et laquo Oued Khloug raquo et laquo Oued Melah raquo illustreacute dans la figure (V-9) Deux
tronccedilons de riviegravere sont ajouteacutes pour simuler leacutecoulement provenant des quatre sous-
bassins vers lexutoire du bassin versant Le premier tronccedilon de riviegravere est ajouteacute pour
simuler leacutecoulement provenant des deux premiers sous-bassins apregraves le barrage de
Sidi MrsquoHamed Ben Aouda que nous avons consideacutereacute sous les conditions les plus
deacutefavorables (cest-agrave-dire totalement rempli) Le deuxiegraveme tronccedilon reccediloit lrsquoeacutecoulement
du sous-bassin laquo Oued Khloug raquo Agrave cet endroit leacutecoulement du sous-bassin laquo Oued
Melah raquo est ajouteacute
Figure (V-9) Modegravele du bassin versant drsquoOued Mina
61
V412 La modeacutelisation des eacutecoulements fluviaux
Les diffeacuterents modegraveles deacutecoulements fluviaux suivants permettent de calculer un
hydrogramme en aval connaissant lhydrogramme amont Tous ces modegraveles utilisent
comme on va le voir les eacutequations de continuiteacute et de quantiteacute de mouvement
Nous avons utiliseacute la meacutethode de Muskingum-Cunge pour le calcul de la propagation
de lrsquoonde de crue qui fait appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere cest agrave
dire sa section avec les pentes des berges la longueur et la largeur du tronccedilon de
lrsquoOued La pente de la ligne deacutenergie est consideacutereacutee eacutegale agrave la pente du lit Ces
donneacutees sont obtenues agrave partir de lrsquoobservation de la riviegravere
Pour la transformation Ndeg02 nous avons utiliseacute le modegravele de deacutecalage (Lag)crsquoest le
plus simple des modegraveles de propagation de lrsquoonde de crue comme le montre la figure
(V-10) lhydrogramme de sortie repreacutesente lhydrogramme drsquoentreacutee deacutecaleacute Les
eacutecoulements ne sont pas atteacutenueacutes donc la forme nest pas changeacutee Ce modegravele est
utiliseacute dans les acheminements hudrauliques tregraves courts (Tronccedilons tregraves courts)
Figure (V-10) Exemple de deacutecalage (Modegravele Lag)
V413 Le calage des modegraveles
Dans les modegraveles preacutesenteacutes preacuteceacutedemment nous avons introduit de nombreux
paramegravetres quil va falloir eacutevaluer Certains ont une signification physique reacuteelle et
dautres sont purement conceptuels pourtant dans tous les cas le calage agrave partir des
donneacutees drsquoobservation pluie-deacutebit est la solution la plus utiliseacutee pour les deacuteterminer
La premiegravere eacutetape du calage dun modegravele est la collecte des donneacutees hydrologiques du
bassin versant (preacutecipitations deacutebits en fonction du temps ) Puis agrave laide de
conditions limites preacuteceacutedemment introduites HEC-HMS effectue un premier calcul de
62
lhydrographe agrave lexutoire du bassin versant Il compare aussitocirct cet hydrographe agrave
lhydrographe reacuteel observeacute Dans le cas ougrave ces deux hydrographes ne correspondent
pas HEC-HMS ajuste automatiquement les diffeacuterents paramegravetres et recalcule
lhydrographe aval et jusquagrave calage exact des deux hydrographes
V414 Banque de donneacutees neacutecessaire agrave lrsquoapplication du modegravele
Lrsquoapplication du modegravele HMS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le
bassin ouet les sites eacutetudieacutes afin qursquoon puisse appliquer le modegravele Parmi les donneacutees
indispensables on peut citer dans notre cas
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins
Les surfaces des sous bassins
Type de sol
Couvert veacutegeacutetal
Les caracteacuteristiques meacuteteacuteorologiques
Les preacutecipitations
Lrsquoeacutevapotranspiration
Les donneacutees de speacutecifications de controcircle
La date initiale
La date finale
Lrsquointervalle de temps de calcul
Les caracteacuteristiques morphomeacutetriques des sous-bassins
Rappelons que lrsquoeacutecoulement superficiel dans le modegravele HEC-HMS se base sur le
coefficient CN qui deacutepend de la nature du sol consideacutereacute et du couvert veacutegeacutetal
A cet effet et vu la grande superficie du bassin versant drsquoOued Mina les divers
types de sol qursquoils le composent et la diversiteacute du couvert veacutegeacutetal nous avons
commenceacute notre simulation par le proceacutedeacute du calibrage (calage) du modegravele en
introduisant une pluie centennale montreacutee agrave la figure (V-11) et des donneacutees
morphomeacutetriques ( Les valeurs de CN tireacutees en fonction de la classe hydrologique et le
63
type du couvert veacutegeacutetal tireacutees agrave partir des tables dans lrsquoannexe III) et un hydrogramme
observeacute centennal des deux stations Oued Abtal et Sidi Aek Djillali
Figure (V-11) Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Apregraves la simulation de cette pluie le modegravele a caleacute les hydrogrammes observeacute et
simuleacute jusqursquoau ce que les deux hydrogrammes srsquoajustent assez bien (figure (V-12)) en
fournissant de nouvelles valeurs de CN et de lrsquoimpermeacuteabiliteacute repreacutesentant le secteur
drsquoeacutetude (tableau (V-8))
Figure (V-12) Fenecirctre des hydrogrammes observeacutes et simuleacutes au niveau des deux stations
Oued El Abtal et Sidi Aek Djillali
64
Tableau (V-8) Les paramegravetres du calage
Sous-Bassin
Surface
(Km 2)
Cuver Number
(CN)
Impermeacuteabiliteacute
( )
Temps
de
concentration
(heures)
SCS
tlag
(min)
Oued El Abtal 5394 52 10 2332 260
Sidi AEK DJILLALI 470 525 335 543 2035
SB Oueld Khloug 238 55 30 718 120
SB Oued Melah 310 53 40 911 180
Les valeurs de CN obtenues agrave partir du calibrage du modegravele HEC-HMS pour les quatre
sous-bassins montrent que
1 Les sous-bassins Sidi Aek Djillali Oued Khloug et Oued Melah se classent
hydrologiquement dans la cateacutegorie du groupe B qui deacutepend drsquoun type de sol
peu permeacuteable avec un couvert veacutegeacutetal de type pacircturage contourneacute dense
2 Le type du sol permeacuteable du sous-bassin drsquoOued Abtal se classe dans le groupe
A et le couvert veacutegeacutetal est de type prairie contourneacutee et terrasseacutee dense
Modegravele meacuteteacuteorologique des preacutecipitations
Nous avons utiliseacute la pluie freacutequentielle deacutejagrave analyseacute au deacutebut de ce chapitre pour les
peacuteriodes de retour de 500 250 100 50 25 10 5 2 ans illustreacutee dans le tableau (III-
9) Cette pluie est consideacutereacutee comme homogegravene sur toute la surface eacutetudieacutee appliqueacutee agrave
chaque sous-bassin
Tableau (V-9) Valeurs des donneacutees des preacutecipitations freacutequentielles (mm)
Temps (heures)
T
(ans)
Probabiliteacute
PJmax
(mm) 025 1 2 3 6 12 24
500 02 748 1796 2917 3718 4285 5462 6961 8872
250 04 692 1661 2699 3440 3964 5053 6440 8208
100 10 617 1481 2406 3067 3535 4505 5742 7319
50 20 561 1347 2188 2789 3214 4096 5221 6654
25 40 504 1210 1966 2505 2887 3680 4690 5978
10 100 428 1028 1669 2127 2452 3125 3983 5077
5 200 368 883 1435 1829 2108 2687 3425 4365
2 500 276 663 1076 1372 1581 2015 2569 3274
65
Speacutecifications de controcircle
Les speacutecifications de controcircle sont lrsquoune des composants exigeacutees pour une
exeacutecution du logiciel avec un modegravele de bassin versant et un modegravele climatique La
date initiale et le temps de calcul ainsi que la date et le temps finaux sont speacutecifieacutes
dans la fenecirctre Control (figure (V-13)) Lrsquointervalle du temps aussi a appeleacute pas de
temps de calcul est aussi speacutecifieacute
Lrsquointervalle du temps (Δt) eacutegale agrave 30 min deacutetermine la preacutecision dans les reacutesultats
de calcul
Figure (V-13) fenecirctre de speacutecifications du controcircle
V412 Reacutesultats de la modeacutelisation
Apregraves le calage des donneacutees neacutecessaires le modegravele contient un moteur de calcul
(HMS compute) qui permet de simuler la pluie preacuteceacutedemment introduite en deacutebit
Le modegravele donne les reacutesultats pour chaque sous bassin il calcul lrsquohydrogramme de
crue agrave partir drsquoun hytogramme des preacutecipitations
Nous inteacuteressons dans notre eacutetude aux reacutesultats de la simulation pluie-deacutebit au niveau
de la confluence drsquoOued Melah deacutebut du tronccedilon du bassin versant BV_5 (objet de la
simulation hydraulique)
Les reacutesultats des hydrogrammes de crue freacutequentielles obtenus au niveau de la
confluence Oued Melah sont montreacutes sur la figure (V-14)
66
Figure (V-14) Hydrogrammes de crue freacutequentielle simuleacutes au niveau de la confluence Oued
Mellah
Les deacutebits de pointe qui seront utiliseacutes dans la simulation hydraulique en reacutegime permanent au
niveau de la confluence Oued Melah sont reacutesumeacutes dans le tableau (V-10)
Tableau (V-10) Les deacutebits de pointe freacutequentielles au niveau de la confluence
Oued El Mellah
Periode Freacutequence Deacutebit
de retour (ans) (m3s)
500 ans 020 1750
250 ans 040 1545
100 ans 1 1264
50 ans 2 1068
25 ans 4 917
10 ans 10 753
5 ans 20 624
2 ans 50 420
CONCLUSION Nous pouvons conclure de cette deuxiegraveme partie que
1 Le climat du bassin versant de lrsquoOued Mina est qualifieacute de semi- continental caracteacuteriseacute
par une saison segraveche et une saison humide Les pluies sont irreacuteguliegraveres violentes et de
courte dureacutee favorisant ainsi la formation de crues torrentielles
2 Lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique pluie-deacutebit nous a
permis de calculer lrsquohydrogramme de crue agrave lrsquoexutoire du bassin versant avec lrsquohypothegravese
drsquoune preacutecipitation hypotheacutetique en connaissant les paramegravetres morphmeacutetriques du bassin
versant qui ont eacuteteacute deacutetermineacute par le proceacutedeacute de calage du modegravele
67
CHAPITRE VI LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES
INONDATION APPLICATIOPN DU MODELE HE-RAS
VI1 INTRODUCTION
Dans ce chapitre nous utiliserons le modegravele de simulation hydraulique HEC-RAS qui nous permet
de calculer la propagation de lrsquoonde de crue le long du systegraveme de riviegravere de la reacutegion drsquoeacutetude
donnant ainsi le profil de la surface de lrsquoeau consideacutereacute comme donneacutee de base pour le systegraveme
drsquoanalyse des dommages lrsquoinondation HEC-FDA que nous utilisions dans le chapitre qui suit et de
calculer agrave quelle hauteur lrsquoouvrage drsquoameacutenagement destineacute agrave proteacuteger la ville de Relizane contre les
inondations doit ecirctre reacutealiser
VI2 LES AMENAGEMENTS DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS
Les ouvrages de geacutenie civil constituent un patrimoine qursquoil est neacutecessaire de maintenir ce qui
permet drsquoassurer la seacutecuriteacute des biens et des personnes aussi garantir le fonctionnement et la
peacuterenniteacute des ouvrages sur le long terme sont les prioriteacutes Il est donc essentiel de srsquointeacuteresser agrave la
performance de ces ouvrages
Les ouvrages de protection peuvent ecirctre reacutepartis en deux groupes directes et indirectes
VI21 Protection directe (Rapprocheacutees)
La protection directe consiste agrave intervenir directement sur le site menaceacute par la mise en œuvre des
actions suivantes
bull Curage qui permet une nette ameacutelioration des conditions drsquoeacutecoulement suite agrave lrsquoeacutelimination
de tous les obstacles et les deacutepocircts entravant lrsquoeacutecoulement des eaux dans le cours drsquoeau Le
deacutebroussaillage est eacutegalement neacutecessaire agrave la traverseacutee des agglomeacuterations pour des raisons
sanitaires et en sections courantes pour diminuer la rugositeacute et accroicirctre la deacutebitante
bull Recalibrage qui permet drsquoeacutelargir et drsquoapprofondir les sections des cours drsquoeau pour
augmenter leur capaciteacute drsquoeacutevacuation des eaux et assurer une section mouilleacutee reacutepondant aux
critegraveres de protections deacutesireacutees
bull Renforcement des ouvrages de franchissements des Oueds et modification de leurs
caracteacuteristiques et des systegravemes existants en cas de leur insuffisance (ponts dalots buseshellip)
68
bull Reacutealisation des canaux permettant de reacutegeacuteneacuterer le couloir initial de lrsquooued Cette solution est
indispensable dans le cas ou le lit de lrsquooued et son domaine hydraulique ont eacuteteacute
complegravetement occupeacute par des bacirctiments ou par la voirie
bull Protection des berges qui comprend tout ouvrage visant agrave maintenir la stabiliteacute des terres en
deacutepit de lrsquoaction de lrsquoeau Les berges sont en effet attaqueacutees par des courants perturbateurs
geacuteneacutereacutes par les crues De mecircme les terres glissent par suite de lrsquoinfiltration de lrsquoeau apregraves le
retrait de la crue La protection des berges est eacutegalement neacutecessaire au voisinage de certains
ouvrages tels que les ponts
bull Endiguement des oueds par la reacutealisation de digues qui longent le cours drsquoeau sur ses deux
berges Cette opeacuteration est aiseacutement reacutealisable par les ressources locales en main-drsquooeuvre et
en mateacuteriaux Par ailleurs ce type de protection permet en outre de reacutealiser une protection
seacutelective Il peut en effet ecirctre eacutetabli graduellement en commenccedilant par mettre agrave lrsquoabri de la
plupart des crues la partie la plus riche et la plus peupleacutee des zones exposeacutees En
contrepartie on notera que ce proceacutedeacute de protection preacutesente lrsquoinconveacutenient de provoquer une
sureacuteleacutevation souvent notable du niveau des eaux et rend en outre plus difficile le drainage
des terrains bas
VI22 Protection indirecte (Eloigneacutees)
La protection indirecte par contre consiste agrave intervenir plus loin des sites menaceacutes agrave lrsquoexteacuterieur du
peacuterimegravetre drsquoameacutenagement en reacutealisant des ouvrages sur les oueds responsables des inondations
bull Creacuteation des canaux peacuteripheacuteriques de deacuterivation des eaux vers les oueds permettant de
les restituer vers des zones situeacutees en dehors des aires agrave proteacuteger Cette deacuteviation pourrait
concerner une partie ou la totaliteacute des eaux dun oued vers un autre
bull Reacutealisation des barrages ou seuils pour stockage et laminage des crues agrave lrsquoamont des
zones menaceacutees Le volume et la capaciteacute de laminage du barrage devront ecirctre optimiseacutes
de maniegravere agrave reacutepondre au-mieux agrave la protection envisageacutee
bull Ameacutenagement des bassins versants contre lrsquoeacuterosion par des meacutethodes biologiques etou
par la construction de seuils en gabions qui permettent la reacuteduction des vitesses
drsquoeacutecoulement et le deacutepocirct des seacutediments en amont
69
Lrsquoouvrage drsquoameacutenagement qui doit ecirctre mis en eacutetude pour proteacuteger la ville de Relizane contre le
deacutebordement de lrsquoOued Mina est lrsquoendiguement de ce dernier par la reacutealisation drsquoune digue La
figure (VI-1) donne une section transversale drsquoune digue type
Figure (VI-1) Coupe type de digue [17]
VI3 LES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS [17]
VI31 Deacutefinition
Les digues de protection contre les inondations (diguettes) sont des ouvrages dont au moins une
partie est construite en eacuteleacutevation au dessus du niveau du terrain naturel et destineacutes agrave contenir
eacutepisodiquement un flux drsquoeau afin de proteacuteger des zones naturellement inondables
VI32 Typologie des digues de protection contre les inondations[26]
On trouve ces digues essentiellement le long des cours drsquoeau parfois positionneacutees directement en
contact avec la berge ou eacuteloigneacutees de plusieurs megravetres ou plus (quelques centaines de megravetres) de
celle-ci voir figure (VI-2)
70
Figure (VI-2) Positionnement de la digue par rapport au cours drsquoeau
VI4 APPLICATION DU MODELE HEC-RAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS est baseacutee sur la subdivision du reacuteseau dendritique (ramifieacute) ou
mailleacute en plusieurs sections perpendiculaires agrave lrsquoeacutecoulement comme illustreacute sur la figure (VI-3)
Figure (VI-3) Subdivision drsquoun cours drsquoeau
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS a eacuteteacute faite sur un tronccedilon reacuteel deacutecrit par un leveacute topographique
drsquoOued Mina dans le bassin versant Bv_5 sur une longueur drsquoenviron 9 Km
71
Les sections geacuteomeacutetriques introduites dans le modegravele HEC-RAS sont extraites du logiciel
drsquoarchitecture AUTO-CAD la figure (VI-4) montre le plan topographique du tronccedilon eacutetudieacute
Figure (VI-4) Plan topographique drsquoOued Mina au niveau du BV_5
VI41 Banque de donneacutees neacutecessaires agrave lrsquoapplication du modegravele HECRAS
Lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS neacutecessite une banque de donneacutees concernant le site eacutetudieacute
1 Les donneacutees geacuteomeacutetriques relatives agrave chaque section
La section en travers deacutefinie par une seacuterie de couples distance-altitude
les coefficients de rugositeacute
la distance agrave la section suivante (Rives et axe canal)
les coefficients de contraction et drsquoexpansion
2 Les donneacutees de lrsquoeacutecoulement et les conditions aux limites
3 Une singulariteacute repreacutesenteacutee dans notre travail par une ancienne diguette lateacuterale le
long du cours drsquoeau de protection contre les inondations implanteacutee sur la par tie
droite du cours drsquoeau dans le lit majeur sur la partie de la plaine drsquoinondation cette
diguette agrave eacuteteacute eacutedifieacute durant les anneacutees cinquante
72
VI411 Les donneacutees geacuteomeacutetriques
Les donneacutees geacuteomeacutetriques neacutecessaires consiste agrave lrsquoeacutetablissement de la connectiviteacute de linformation
pour le systegraveme de riviegravere (scheacutema de systegraveme de riviegravere) les donneacutees des sections transversales et
les donneacutees drsquoouvrage hydrauliques existants ou projeteacutes (ponts leveacutees structures lateacuterales
deacuteversoirs etc)
La saisie des donneacutees geacuteomeacutetriques se fait en deux eacutetapes distinctes
1 Le traccedilage du scheacutema de systegraveme de riviegraveres comme il est montreacute sur la figure (VI-
3) Le scheacutema de systegraveme de riviegravere est un diagramme repreacutesentatif du reacuteseau
hydrographique drsquoune maniegravere plus au moins reacuteelle en prenant en consideacuteration les
meacuteandres (sinuositeacutes) de la riviegravere Il est traceacute tronccedilon par tronccedilon de lrsquoamont vers
lrsquoaval (dans le sens deacutecoulement positif)
2 La saisie des donneacutees pour les sections en travers du cours drsquoeau et les ouvrages
hydrauliques Ces donneacutees incluent
Les coordonneacutees X et Y de la section chaque point de la section en travers doit
ecirctre identifieacute par sa distance par rapport agrave un point de reacutefeacuterence et son eacuteleacutevation
La distance agrave la section suivante crsquoest la longueur deacutecrivant la distance entre la
section courante et la prochaine section aval Ces distances sont deacutefinies pour la
rive gauche le canal principal et la rive droite Le tableau (AIV-3) dans lrsquoannexe
(IV) illustre les distances entre les sections introduites dans le modegravele geacuteomeacutetrique
Les valeurs de rugositeacute n de Manning la valeur de la rugositeacute ou le coefficient
de Manning n est indiqueacute pour la rive gauche le canal principal et la rive droite
Nous avons utiliseacute une valeur de n de 0045 pour le lit mineur qui correspond agrave un
canal propre sinueux avec quelques flaques bancs de sable algues et pierres Et
pour le lit majeur (Plaine drsquoinondation ) nous avons utiliseacute des valeurs de n suivant
les repegraveres dans le leveacute topographique Ces valeurs sont tireacutees du manuel
drsquoutilisation de HEC-RAS (lrsquoannexe (IV) tableau (AIV-2))
73
Stations des rives du canal principal (lit mineur) Les stations des rives du
canal principal sont employeacutees pour seacuteparer le lit mineur des deux parties du lit
majeur en rive gauche et rive droite
Coefficients de Contraction et drsquoExpansion Les coefficients de contraction et
dexpansion sont utiliseacutes pour eacutevaluer la quantiteacute de perte deacutenergie qui se produit
en raison dune contraction ou dune expansion deacutecoulement
Le modegravele geacuteomeacutetrique ainsi formeacute par le modegravele HEC-RAS sur le tronccedilon reacuteel du cours drsquoeau
principal du bassin versant BV_5 apregraves la confluence oued El Mellah eacuteteacute eacutetabli en subdivisant le
tronccedilon en 45 sections espaceacutees drsquoune distance moyenne eacutegale agrave 165 m comme montreacute sur la figure
(VI-5)
Figure (VI-5) Modegravele geacuteomeacutetrique du cours drsquoeau principal (Bassin versant BV_5)
VI412 Les donneacutees de leacutecoulement et les conditions aux limites
Apregraves avoir saisir les donneacutees geacuteomeacutetriques de chaque section lrsquoeacutetape suivante de la modeacutelisation
hydraulique par HEC-RAS est de speacutecifier les deacutebits drsquoentreacutee et toutes les conditions aux limites
neacutecessaires pour pouvoir exeacutecuter le calcul des profils de la surface de lrsquoeau en chaque section du
systegraveme de riviegravere
74
Donneacutees drsquoeacutecoulement
Les donneacutees deacutecoulement sont saisies de lrsquoamont agrave lrsquoaval pour chaque tronccedilon Une valeur
deacutecoulement est eacutecrite agrave lrsquoextreacutemiteacute en amont du systegraveme de riviegravere
Plusieurs sceacutenarios hydromeacuteteacuteorologiques ont eacuteteacute modeacuteliseacutees les deacutebits appliqueacutes sont les reacutesultats
de la simulation hydrologiques retenus en utilisant le modegravele HEC-HMS pour les huit freacutequences
consideacutereacutees (voir la figure (VI-6))
Figure (VI-6) Exemple drsquoune modeacutelisation hydraulique
PF1 agrave PF8 deacutebits freacutequentiels
Condition aux limites
Les conditions aux limites sont neacutecessaires pour eacutetablir la hauteur initiale de la surface de leau aux
extreacutemiteacutes du systegraveme de riviegravere (amont et aval) Cette hauteur est neacutecessaire afin que le programme
commence les calculs Nous lrsquoavons consideacutereacute comme nulle dans notre cas crsquoest-agrave-dire que le deacutebit
de base du cours est nul en deacutebut de la simulation
VI42 Reacutesultats de la simulation
Une fois que le modegravele fini tous les calculs avec succegraves on peut commencer agrave visualiser les
reacutesultats Plusieurs options de visualisation des reacutesultats de calcul sont disponibles et on peut
visualiser et imprimer plusieurs types de reacutesultats tabuleacutes (Tableaux synoptiques) et graphiques
75
Un plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique ainsi que le profil du tronccedilon simuleacute sont
montreacutes respectivement sur les figures (VI-7) et (VI-8) pour les eacutevegravenements
hydromeacuteteacuteorologiques consideacutereacutes
Figure (VI-7) Plan en trois dimensions du modegravele geacuteomeacutetrique simuleacute
76
Figure (VI-8) Plan du profil de la surface de lrsquoeau
Les reacutesultats tabuleacutes calculeacutes par le modegravele HEC-RAS utiliseacutes dans le dimensionnement de la
digue de protection de lrsquoeacutevegravenement hydromeacuteteacuteorologique extrecircme ( Q = 1750 m3s) sont
montreacutes dans le tableau (VI-1)
77
Tableau (VI-1) Reacutesultats de la simulation hydraulique pour le deacutebit freacutequentiel de 020 par le modegravele HEC-RAS
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
Section
Deacutebit
(m3s)
HFond
(m)
Heau
(m)
8811 175000 12327 13236 3597 175000 12007 12263
8539 175000 12270 13235 3301 175000 11959 12213
8135 175000 12166 13225 2729 175000 11547 12158
7812 175000 12625 13060 2189 175000 11734 12097
7506 175000 12212 13026 2028 175000 11666 12073
72 175000 12053 13031 1891 175000 11731 12045
6988 175000 12383 13015 1752 175000 11680 12023
68 175000 12454 12996 1553 175000 11711 11993
6641 175000 12626 12962 14 175000 11672 11968
6404 175000 12553 12772 1227 175000 11619 11943
6207 175000 12331 12695 113 175000 11614 11930
6033 175000 12297 12668 0882 175000 11591 11905
5905 175000 12314 12652 0696 175000 11531 11882
5692 175000 12249 12631 0566 175000 11143 11875
5437 175000 12180 12608 0475 175000 11295 11872
5197 175000 12254 12591 0346 175000 11305 11854
5021 175000 12178 12582 0251 175000 11446 11826
4777 175000 12108 12570 0182 175000 11376 11761
4597 175000 12103 12546 0131 175000 11228 11676
4473 175000 12092 12506 0072 175000 11000 11448
4332 175000 12039 12483 0026 175000 10828 11237
4216 175000 12080 12450 0 175000 10605 11080
4012 175000 12055 12387
VI5 PROTECTION DE LA VILLE DE RLIZANE CONTRE LES INONDATIONS
VI51 Historique de protection de la ville de Relizane contre les inondations
Une digue de protection a eacuteteacute construite pendant la peacuteriode coloniale pour proteacuteger la ville de
Relizane contre les inondations voir la figure (VI-9) Ce qui nous conduit agrave dire que la reacutegion est
une reacutegion inondable elle a eacuteteacute toujours lrsquoobjet drsquoune protection contre les inondations
Suite agrave des enchaicircnements des averses qursquoa connue la reacutegion et avec le temps la digue agrave connu une
rupture en certains endroits sous lrsquoeffet de la deacutegradation des caracteacuteristiques de ses mateacuteriaux
78
Figure (VI-9) Ancienne digue de protection de la ville de Relizane contre les
inondations
VI52 Dimensionnement de la digue
VI521 Preacutesentation de la reacutegion drsquoeacutetude
La ville de Relizane chef lieu de la Wilaya est situeacutee au Nord agrave lrsquoouest de lrsquoAlgeacuterie limiteacute par le
nord par les wilayas de Mostaganem et Chlef au sud par la wilaya de Tiaret agrave lrsquoOuest par la wilaya
de Mascara et lrsquoEst par la wilaya de Tissemsilt Elle se caracteacuterise par un climat Semi-aride
continental (eacuteteacute chaud- hiver froid) La Wilaya de Relizane seacutetend sur 4 870 Kmsup2 de surface avec
une population qui avoisine les 700000 habitants en 2005 elle comporte 38 communes
Le cours drsquoeau de la Mina est situeacute sur la partie sud de la ville de Relizane sur une distance variant
de 950m agrave 60m suivant la direction Nord Aussi lrsquoouvrage de protection objet de cette eacutetude doit
ecirctre envisageacute sur la rive droite du cours drsquoeau (Figure (VI-10))
A cet effet nous proposons une protection rapprocheacutee avec la reacutealisation drsquoune diguette eacuteloigneacutee de
quelques megravetres du cours drsquoeau
Ville
Relizane Oued MINA
79
Figure (VI-10) Localisation de la diguette sur la carte de Relizane
La reacutegion la plus influenceacutee par lrsquoinondation est la Citeacute Al Intessar elle est situeacutee au sud-ouest de la
ville de Relizane sur une cocircte de 75 m voir la figure (V-3)
La longueur de la diguette projeteacutee qui doit proteacuteger cette reacutegion est drsquoenviron 1553 m qui
correspond agrave la section en travers ndeg 1553 sur le modegravele geacuteomeacutetrique drsquoOued Mina
VI522 Calcul de la hauteur de la digue
La hauteur de la digue est deacutetermineacutee agrave partir de la ligne drsquoeau pour lrsquoeacuteveacutenement hydrologique de
reacutefeacuterence pris en compte dans lrsquoameacutenagement agrave laquelle on rajoute une revanche drsquoenviron
cinquante centimegravetres (effet des vagues)
La ligne drsquoeau ou le profil de la surface de lrsquoeau est obtenue de la simulation hydrauliques par
HEC-RAS pour un deacutebit Q = 1750 m3s qui correspond agrave une peacuteriode de retour de 500 ans
80
La plaine drsquoinondation est la diffeacuterence de largeur entre le lit majeur et le mineur du cours drsquoeau
donc le calcul de la hauteur de la diguette se fait en prenant en consideacuteration les hauteurs de la
surface de lrsquoeau associeacutees aux stations de la berge droite du canal principal (la limite droite du lit
mineur)
Le calcul de la hauteur de la diguette pour chaque section est donneacute par la formule suivante
Rg
VWSH digue
2
2
(V-1)
Avec
digueH Hauteur de la diguette agrave une section donneacutee (m)
WS Cocircte de la ligne drsquoeau de la mecircme section (m)
V vitesse moyenne de llsquoeau de la mecircme section (ms)
R Revanche des hautes eaux eacutegale agrave 05 m
Le tableau (VI-2) donne la hauteur de la diguette agrave chaque section La hauteur varie entre 161m et
531 m dans le tableau Donc nous pouvons envisager une hauteur finale de la diguette eacutegale agrave 55
m
Tableau (VI-2) Reacutesultats de calcul de la hauteur de la digue (La leveacutee)
Section
distance de la leveacutee (m)
Altitude du fond (m)
Ws (m)
Hdigue (m)
Cocircte de la digue (m)
1553 35295 11723 12012 339 12273
14 39824 11705 11988 333 12255
1227 400 116715 11967 346 12222
113 39249 11672 11955 333 12222
0882 35367 11642 11925 333 12192
0696 425 116493 11907 308 12199
0566 27012 11591 11895 354 12141
0475 27971 11412 11893 531 11962
0346 24987 11435 11870 485 11985
0251 23435 11512 11840 378 12062
0182 200 11572 11756 234 12122
0131 180 115572 11668 161 12107
0072 11126 11251 11449 248 11801
0026 112 11097 11235 188 11647
0 100 109642 11079 165 11514
81
VI523 Modeacutelisation de la diguette par lrsquoapplication du modegravele HEC-RAS
Comme il est deacutejagrave citeacute dans le chapitre preacuteceacutedent que le systegraveme de modeacutelisation HEC-RAS peut
modeacuteliser des ouvrages hydrauliques et de geacutenie civil
Cette option permet deacutetablir le positionnement de la leveacutee (diguette) gauche ou droite sur nimporte
quelle section Elle est deacutefinie par lrsquoaltitude de son fond et lrsquoaltitude de son sommet
Lorsque la leveacutee est eacutetablie aucune eau ne peut aller agrave la gauche de la station drsquoune leveacutee gauche ou
agrave la droite de la station si la leveacutee est agrave droite sauf si la leveacutee est submergeacutee par les eaux
Les murs des leveacutees peuvent ecirctre ajouteacutes dans lrsquoensemble des donneacutees geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau
afin de voir quel effet une leveacutee aura sur le profil de la surface de leau
Nous avons saisi les donneacutees de la diguette en chaque section sur la rive droite en commenccedilant par
la station amont qui porte Ndeg1553 jusqursquoagrave la section aval portant le Ndeg 0000 A cet effet nous
avons reacutealiseacute 15 stations de la diguette sur une longueur du cours drsquoeau eacutegale agrave 1553m
VI524 Reacutesultats de la modeacutelisation
Les reacutesultats de cette modeacutelisation sont montreacutes sur la figure (VI-11) sur lrsquoensemble du cours drsquoeau
de la MINA ainsi que lrsquoensemble des sections ameacutenageacutees par la protection sont illustreacutees dans
lrsquoannexe (V)
Figure (VI-11) Modeacutelisation de la diguette par le modegravele HEC-RAS
82
CHAPITRE VII EVALUATION DES DOMMAGES DrsquoINONDATION APPLICATION
DU MODELE HEC-FDA
VII1 Application du modegravele HEC-FDA
Drsquoapregraves les services de la DHW de la wilaya de Relizane la reacutegion la plus toucheacutee par
lrsquoinondation est Hai El Intissar situeacute dans le sud-ouest de la ville comme le montre le plan
drsquoameacutenagement de la ville illustreacute sur la figure (VI-1)
Figure (VII-1) Plan drsquoameacutenagement de la ville de Relizane
Le programme HEC-FDA fournit les possibiliteacutes pour exeacutecuter et inteacutegrer lrsquoeacutetude hydrologique
et lrsquoanalyse eacuteconomique pour la formulation et lrsquoeacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages dinondation Nous utiliserons continuellement dans tout le proceacutedeacute de planification
de lrsquoeacutetude drsquoanalyse les conditions de lrsquoanneacutee de base sans projet de protection et les analyses
des plans de protection sur la dureacutee de vie du projet
Les eacutetudes hydrologique et eacuteconomique (analyses de dommages drsquoinondation) sont exeacutecuteacutees
seacutepareacutement apregraves lindication de la configuration de leacutetude et du plan de protection contre
lrsquoinondation puis fusionneacutees pour la formulation et leacutevaluation des plans de reacuteduction des
dommages drsquoinondations potentiels
83
Lrsquointerface graphique demande certaines entreacutees (input) agrave lrsquoutilisateur Les donneacutees neacutecessaires
pour le calcul des dommages par la meacutethode de lrsquoespeacuterance matheacutematique des dommages
annuels (EAD) sont pour chaque plan drsquoameacutenagement
1 Probabiliteacute au deacutepassement des deacutebits et des hauteurs drsquoeau
2 Hauteur drsquoeau en fonction des deacutebits (courbe drsquoeacutetalonnage)
3 Dommages en fonction des hauteurs drsquoeau
VII11 Profils des surfaces de lrsquoeau
Les profils de la surface de lrsquoeau sont les reacutesultats de la simulation hydraulique pour les 8
eacuteveacutenements hydrologiques de reacutefeacuterence qui correspond aux freacutequences 02 04 1 2
4 10 20 50 pour les deux cas
1 Sans la digue de protection
2 Avec la digue de protection
La figure (VII-2) illustre la saisie de ces profils dans le premier cas et la figure (VII-3) dans le
deuxiegraveme
Figure (VII-2) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau sans projet de protection
84
Figure (VII-3) Fenecirctre de saisie des profils de la surface de lrsquoeau avec projet de protection
VII12 Production de la courbe Probabiliteacute ndashDeacutebit
En utilisant la fonction analytique nous avons pu extraire la courbe des deacutebits en fonction de la
probabiliteacute agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau des diffeacuterentes freacutequences et ce dans les
deux cas sans projet de protection et avec projet de protection Les figures (VII-4) et (VII-5)
illustre la courbe probabiliteacute-deacutebit dans les deux cas
Figure (VII-4) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet de
protection
85
Figure (VII-5) La courbe probabiliteacute ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de
protection
VII13 Production de la courbe Hauteur ndashDeacutebit
Le modegravele HEC-FDA agrave la possibiliteacute drsquoextraire la courbe des hauteurs drsquoeau en fonction des
deacutebits agrave partir des profils de la surface de lrsquoeau pour les deux cas Les figures (VII-6) et (VII-7)
montrent la courbe de tarage dans le cas sans projet de protection et avec projet de protection
Figure (VII-6) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA sans projet
de protection
86
Figure (VII-7) La courbe hauteur drsquoeau ndash deacutebit produite par le modegravele HEC-FDA avec projet de protection
VII14 Production de la courbe hauteur ndashDommages
Les dommages ont eacuteteacute calculeacutes agrave partir drsquoune gamme drsquohauteurs simuleacutees par le
modegravele pour les deux cas La figure (VII-8) illustre la fenecirctre de calcul donnant les
hauteurs de submersion des bacirctiments
Figure (VII-8) Fenecirctre de calcul des hauteurs de submersion
Apregraves avoir calculeacute cette hauteur nous avons estimeacute les dommages en fonction du prix
unitaire drsquoun appartement que nous lrsquoavons estimeacute agrave 1 350 000 DA et la hauteur drsquoun
bacirctiment de (3x5) m Consideacuterons que la premiegravere hauteur de submersion correspond agrave
un niveau 0 m du bacirctiment
87
Les tableaux (VII-1) et (VII-2) montrent les dommages causeacutes par lrsquoinondation en
fonction de la hauteur de submersion calculeacutee par le modegravele
Tableau (VII-1) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Sans projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
1173 0 00 0
1174 01 07 0
1175 02 13 0
1176 03 20 0
1177 04 27 0
1178 05 33 900000
1179 06 40 1080000
118 07 47 1260000
1181 08 53 1440000
1182 09 60 1620000
1183 1 67 1800000
1184 11 73 1980000
1185 12 80 2160000
1186 13 87 2340000
1187 14 93 2520000
1188 15 100 2700000
1189 16 107 2880000
119 17 113 3060000
1191 18 120 3240000
1192 19 127 3420000
1193 2 133 3600000
1194 21 140 3780000
1195 22 147 3960000
1196 23 153 4140000
1197 24 160 4320000
1198 25 167 4500000
1199 26 173 4680000
88
Tableau (VII-2) Calcul des dommages agrave partir des hauteurs de submersion
(Avec projet de protection)
Hauteur de submersion
(m)
Taux de submersion
()
Dommages
(DA)
11805 0 00 0
1181 005 03 0
11815 01 07 0
1182 015 10 0
11825 02 13 0
1183 025 17 0
11835 03 20 0
1184 035 23 0
11845 04 27 0
1185 045 30 0
11855 05 33 900000
1186 055 37 990000
11865 06 40 1080000
1187 065 43 1170000
11875 07 47 1260000
1188 075 50 1350000
11885 08 53 1440000
1189 085 57 1530000
11895 09 60 1620000
119 095 63 1710000
11905 1 67 1800000
1191 105 70 1890000
11915 11 73 1980000
1192 115 77 2070000
11925 12 80 2160000
1193 125 83 2250000
11935 13 87 2340000
VII15 Evaluation
Une fois qursquoune anneacutee drsquoanalyse pour un plan dans le rapport du statut de lrsquoeacutetude est
indiqueacutee PS$ comme le montre la figure (VII-9) nous pouvons exeacutecuter lrsquoanalyse pour
cette condition
89
Figure (VII-9) Fenecirctre de rapport de statut de lrsquoeacutetude
Le modegravele HEC-FDA possegravede un moteur de calcul pour eacutevaluer les dommages La
proceacutedure de calcul utiliseacutee est celle de Monte Carlo pour les anneacutees drsquoanalyse et plans de
protection
VII2 Reacutesultats de lrsquoeacutevaluation
Le modegravele donne une eacutevaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits pour
chaque plan Nous remarquons drsquoapregraves la figure (VII-10) que les dommages sont estimeacutes sans
plans de protection agrave 1734 22575 DA tandis que les dommages dans le cas de la protection sont
eacutevalueacutes agrave 97 63197 DA drsquoougrave une reacuteduction estimeacutes agrave 9437
Figure (VII-10) Evaluation des dommages annuels preacutevus et les dommages reacuteduits par le
modegravele HEC-FDA
Conclusion geacuteneacuterale
De nos jours avec les changements climatiques que connait le globe terrestre lrsquoun des
problegravemes consideacutereacutes comme des plus alarmants est celui du risque eacuteventuel qui peut survenir drsquoune
crue violente et deacutevastatrice En effet les crues sont plus redouteacutees que souhaiteacutees provoquant ainsi
des deacutegacircts consideacuterables avec perte des vies humaines
Les meacutenagements de protection contre les inondations souvent sous-dimensionneacutees et
mal entretenues ont montreacute leurs faiblesses agrave plusieurs reprises et leurs ruptures augmentent la
violence des inondations
Les theacutematiques abordeacutees dans ce meacutemoire sont vastes car nous avons fait le choix de
deacutevelopper une meacutethodologie complegravete allant de la modeacutelisation de la pluie agrave lrsquoeacutevaluation des
dommages dus aux inondations
Notre travail avait pour objet de proposer une nouvelle meacutethodologie de conception
hydraulique dans le cadre de dimensionnement des ouvrages de protection contre les inondations
par lrsquoutilisation drsquoun outil numeacuterique dans la conception hydrologique hydraulique et
ameacutenagement donnant ainsi des reacutesultats fiables
Nous avons pris la ville de Relizane qui se situe aux abords drsquoOued Mina comme exemple
drsquoapplication en vu de proteacuteger cette ville contre ce pheacutenomegravene par la reacutealisation drsquoune digue de
protection le long de lrsquoOued sur la rive droite de ce dernier
En effet lrsquoutilisation du modegravele HEC-HMS dans la simulation hydrologique qui se base
sur calcul du volume de ruissellement en tenant compte des paramegravetres morphologiques du
bassin versant et lrsquoacheminement de ce volumes par lrsquoutilisation du modegravele de Muskingum-
Cunge faisant appel aux caracteacuteristique physiques du lit de la riviegravere nous a permis de simuler la
pluie apregraves une analyse statistique en deacutebit en plusieurs sceacutenarios meacuteteacuteorologiques
exceptionnels
Ainsi que lrsquoutilisation du modegravele HEC-RAS un modegravele de Barreacute Saint-Venent
unidimensionnel qui se base sur lrsquoutilisation des eacutequation de continuiteacute et la conservation de la
masse en tenant compte de la geacuteomeacutetrie du lit et la qualiteacute du sol a permis drsquoavoir les niveaux de
la ligne drsquoeau agrave plusieurs points du lit de lrsquoOued pour chaque deacutebit qui ont eacuteteacutes utiliseacute dans le
dimensionnement de lrsquoouvrage drsquoameacutenagement
Lrsquoeacutevaluation des dommages par lrsquoapplication du modegravele HEC-FDA a montreacute que la
reacutealisation du plan de protection de la ville de Relizane contre lrsquoinondation aura un impact
eacuteconomique beacuteneacutefique vu la reacuteduction estimeacutee agrave 95 des dommages moyens annuels apregraves son
introduction dans la simulation
Nous pouvons noter aussi que plusieurs facteurs influent sur la simulation des
pheacutenomegravenes naturels de crue et lrsquoobtention de reacutesultats reacuteels neacutecessite la bonne connaissance
des caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques du cours drsquoeau eacutetudieacute ainsi que les donneacutees hydrauliques
qursquoon doit les choisir avec prudence et les caracteacuteristiques de lrsquooutil numeacuterique employeacute
Pour un deacuteveloppement futur pour ce travail de recherche ou activiteacute scientifique dans
ce domaine nous proposons les suggestions suivantes
Dans notre travail nous avons attacheacute beaucoup drsquoimportance au caractegravere
opeacuterationnel du travail et nous espeacuterons que la meacutethodologie pourra ecirctre mise en œuvre dans drsquoautres bassins versants
Deacutevelopper les codes de calcul HEC-HMS HEC-RAS et HEC-FDA aux
conditions physio-geacuteographiques hydro-climatologique et socio-eacuteconomiques
Appliquer le modegravele HEC-RAS dans le dimensionnement des diffeacuterents ouvrages
drsquoart et les diffeacuterents ouvrages drsquoameacutenagement de protection de recalibrage des
cours drsquoeau barrages ecrecircteurs hellipetc
Reacutesumeacute LrsquoAlgeacuterie et plus geacuteneacuteralement le monde subissent de freacutequents eacutepisodes de crues deacutevastatrices
Les inondations provoquent drsquoimportants deacutegacircts et les coucircts induits sont consideacuterables Ce
travail repreacutesente une eacutetude drsquoun ameacutenagement hydraulique dans le cadre de la protection de la
ville de Relizane contre les inondations Cet ameacutenagement a eacuteteacute fait par la reacutealisation drsquoune
diguette le long de lrsquoOued MINA les hauteurs de cette derniegravere ont eacuteteacute calculeacutees par les reacutesultats
de la simulation hydraulique du modegravele HEC-RAS pour un eacutevegravenement hydrologique
exceptionnel
Lrsquointroduction des reacutesultats de lrsquoanalyse freacutequentielle des pluies maximales journaliegravere dans le
modegravele hydrologique HEC-HMS nous agrave permet de calculer les hydrogrammes de crue agrave
diffeacuterence freacutequences apregraves avoir caleacute le modegravele entre les hydrogrammes de crues observeacutes et
simuleacutes pour estimer les paramegravetres morphomeacutetriques du bassin Ces deacutebits ont eacuteteacute utiliseacutes
comme conditions aux limites dans le modegravele hydraulique HEC-RAS Ce modegravele a permis de
calculer le profil de la surface de lrsquoeau en reacutegime permanent agrave plusieurs points de lrsquooued apregraves
avoir modeacuteliser la geacuteomeacutetrie de ce dernier
Lrsquoestimation des dommages causeacutes par les inondations a eacuteteacute faite par lrsquoapplication du modegravele
HEC-FDA avant le projet et pregraves le projet de protection agrave permet drsquoeacutevaluer le coucirct moyen annuel
des dommages La diffeacuterence entre les deux estimations preacutesente les dommages annuels moyens
reacuteduits sous lrsquoeffet de lrsquoouvrage de protection
Mots cleacutes Algeacuterie HEC-RAS protection modegravele HEC-HMS deacutebit crue HEC-FDA dommages hauteur pluies profil
Summary
Algeria and more generally the world undergo frequent episodes of disastrous flood The floods
cause important damage and the induced costs are considerable This work represents a study of hydraulic-engineering project within the framework of protection against the floods of the town
of Relizane This project was made by the realization of a small dike along the MINA reach the heights of this dike were calculated by the results of the hydraulic simulation of the model HEC-RAS for an exceptional hydrological event
The introduction of the results of the frequential analysis of maximum day rainfall into hydrological model HEC-HMS allows us to calculate the flood hydrograph of difference
frequencies after having gauged the model between the flood hydrograph observed and simulated to estimate the morphometric parameters of the basin These discharge were used as boundary conditions in the hydraulic model HEC-RAS This model allowed the steady water
surface profile calculations at several points of the reach after having modeled the geometry of this last
The estimate of damage caused by the floods was made by the application of the HEC-FDA model before the project and the project of protection allows to evaluate the annual average cost of damage The difference between the two estimates presents the reduced equivalent annual
damage under effect of the protection project
Key words Algeria HEC-RAS protection model HEC-HMS discharge flood HEC-FDA damage height rainfall profile
ANNEXE I
ANNEXE I PLUVIOMETRIE DU
BASSIN VERSANT
I Ensemble des stations
(ODjemaa ndash Reacutelizane ndash SM Benaouda ndash El Hachem)
I1 Reacutesultats de lajustement
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 118 Paramegravetres m = 9064723 mu = 2885570 sigma = 0509654
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1 (1-q) anneacutees
T
(ans)
q
()
Pjmax
(mm)
Ecart-type
(mm)
Intervalle de confiance
(95) (mm)
100000 09999 128 32 828 174
20000 09995 105 160 36 136
10000 09990 956 133 94 122
2000 09950 757 825 95 918
1000 09900 677 646 550 804
500 09800 601 492 505 697
200 09500 505 324 442 568
100 09000 435 224 391 479
50 08000 366 150 336 395
30 06667 314 112 292 336
20 05000 270 0894 252 287
I2 Test dadeacutequation
Lognormale (3 param) (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Lognormale (3 param) H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Lognormale (3 param)
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 1156
p-value p = 02393 Degreacutes de liberteacute 9
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
ANNEXE I
I3 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Lognormale triparameacutetrique (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de bas
Loi Echantillon
Minimum 906 138
Maximum Aucun 753
Moyenne 295 295
Ecart-type 111 110
Meacutediane 270 278
Coefficient de variation (Cv) 0377 0375
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 180 157
Coefficient daplatissement (Ck) 923 595
ANNEXE II
ANNEXE II ETUDE DES CRUES
II1 Station Sidi AEK Djillali (Oued Haddad )
II11 Reacutesultats de lajustement
Gumbel (Maximum de vraisemblance)
Nombre dobservations 14 Paramegravetres u 76914618 alpha 52135371
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax
(m3s)
Ecart-type
(m3s)
Intervalle de confiance
(95) (m3s)
100000 09999 557 111 255 814
20000 09995 473 927 230 689
10000 09990 437 848 218 634
2000 09950 353 666 189 507
1000 09900 317 588 175 451
500 09800 280 510 161 395
200 09500 232 408 140 320
100 09000 194 331 121 262
50 08000 155 255 997 203
II12 Test dadeacutequation
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses
H0 Leacutechantillon provient dune loi Gumbel H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gumbel
Reacutesultats Reacutesultat de la statistique X sup2 = 529 p-value p = 00712
Degreacutes de liberteacute 2 Nombre de classes 5
Conclusion Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II13 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
ANNEXE II
Gamma (Maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum Aucun 786
Maximum Aucun 193
Moyenne 107 104
Ecart-type 669 526
Meacutediane 96 0 107
Coefficient de variation (Cv) 0625 0506
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 114 -0197
Coefficient daplatissement (Ck) 240 195
II2 Station Oued El Abtal ( Oued Mina)
II21Reacutesultats de lajustement
Gamma geacuteneacuteraliseacutee (Maximum de vraisemblance)
ANNEXE II
Nombre dobservations 14 Paramegravetres alpha=0042744 lambda=5417302 S=0675781
Quantiles q = F(X) (probabiliteacute au non-deacutepassement) T = 1(1-q)
T q Qmax (m3s)
Ecart-type (m3s)
Intervalle de confiance (95) (m3s)
100000 09999 1760 1140 ND ND
20000 09995 1470 799 ND ND
10000 09990 1350 670 ND ND
2000 09950 1070 413 ND ND
1000 09900 952 322 ND ND
500 09800 834 243 ND ND
200 09500 678 159 1040 347
100 09000 558 112 797 325
50 08000 436 790 593 268
II22 Test dadeacutequation
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Hypothegraveses H0 Leacutechantillon provient dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee H1 Leacutechantillon ne provient pas dune loi Gamma geacuteneacuteraliseacutee
Reacutesultats
Reacutesultat de la statistique X sup2 = 029 p-value p = 05930 Degreacutes de liberteacute 1 Nombre de classes 5
Conclusion
Nous pouvons accepter H0 au niveau de signification de 5
II23 Comparaison des caracteacuteristiques de la loi et de leacutechantillon
Gamma geacuteneacuteraliseacutee(Meacutethode de maximum de vraisemblance)
Statistiques de base Carac de la loi Carac de
leacutechantillon
Minimum 000 648
ANNEXE II
Maximum Aucun 660
Moyenne 303 303
Ecart-type 195 191
Meacutediane 260 233
Coefficient de variation (Cv) 0642 0630
Coefficient dasymeacutetrie (Cs) 151 0694
Coefficient daplatissement(Ck) 679 179
ANNEXE III
LES VALEURS DE CN
La valeur de CN deacutepend de la classe hydrologique du sol et du couvert veacutegeacutetal
Hydrologiquement les sols sont diviseacutes en quatre (04) groupes agrave savoir Groupe A regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations eacuteleveacutees mecircme agrave lrsquoeacutetat
satureacute Ces sols preacutesentent une transmission eacuteleveacutee de lrsquoeau et concernent geacuteneacuteralement les sables grossiers et les graviers
Groupe B regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltrations moyennes mecircme agrave lrsquoeacutetat satureacute Ces sols preacutesentent une transmission moyenne de lrsquoeau en profondeur et concernent
geacuteneacuteralement les sables
Groupe C regroupe les sols ayant des coefficients faibles une fois satureacutes Ces sols empecircchent le mouvement du sol de haut en bas Ils preacutesentent une transmission lente de lrsquoeau et une texture fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles
Groupe D regroupe les sols ayant des coefficients drsquoinfiltration tregraves faibles une fois satureacutes
Ces sols entraicircnent un potentiel eacuteleveacute de lrsquoeacutecoulement superficiel Ils preacutese ntent une transmission tregraves lente de lrsquoeau et une texture tregraves fine Ils concernent geacuteneacuteralement les argiles se trouvant pregraves de la surface
En fonction de la classe hydrologique et du couvert veacutegeacutetal le tableau ci-apregraves donne la
valeur de CN du sol consideacutereacute
Figure Ndeg AIII-1 Graphique de lrsquoeacutecoulement superficiel en fonction de la preacutecipitation
journaliegravere par la meacutethode du SCS Curve Number
Tableau Ndeg AIII-1 les valeurs du CN
Preacutecip itation (Inches)
ANNEXE III
Utilisation de la Terre Groupe hydrologique
Reacutecolte Couverture Condition A B C D
Non productif alignement - 770 860 910 940
Reacutecolte rangeacutee alignement pauvre 720 810 880 910
Reacutecolte rangeacutee alignement bon 670 780 850 890
Reacutecolte rangeacutee contourneacute pauvres 700 790 840 880
Reacutecolte rangeacutee contourneacute bon 650 750 820 860
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute pauvre 660 740 800 820
Reacutecolte rangeacutee Contourneacute et terrasseacute bon 620 710 780 810
Petit grain gramineacutees alignement pauvre 650 760 840 880
Petit grain gramineacutees alignement bon 630 750 840 870
Petit grain gramineacutees Contourneacute pauvre 630 740 830 850
Petit grain gramineacutees Contourneacute bon 610 730 820 840
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute pauvre 610 720 810 820
Petit grain gramineacutees Contourneacute et terrasseacute bon 590 700 780 810
Semeacute-fermeacute alignement Pauvre 660 770 850 890
Leacutegumineuses alignement bon 580 720 810 850
Rotation Contourneacute Pauvre 640 750 830 850
Prairie Contourneacute bon 550 690 780 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute Pauvre 630 730 800 830
Prairie Contourneacute et terrasseacute bon 510 670 760 800
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute pauvre 680 790 860 890
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute bon 490 690 790 840
Pacircturage Contourneacute et terrasseacute Pauvre 390 610 740 800
Pacircturage Contourneacute bon 470 670 810 880
Pacircturage Contourneacute passable 250 590 750 830
Pacircturage Contourneacute bon 60 350 700 790
Bois - bon 300 580 710 780
Bois - Pauvre 450 660 770 830
Bois - passable 360 600 730 790
Bois - bon 250 550 700 770
Ferme - - 590 740 820 860
Chemin - - 720 820 870 890
Chemin (surface imp) - - 740 840 900 920
ANNEXE IV
ANNEXE IV
DONNEES GEOMETRIQUES DU MODELE HECRAS
Tableau (AIV-1) Distances entres les coupes du modegravele geacuteomeacutetrique
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de la
coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 271345 271345 271345 3597 296158 296158 296158
8539 404578 404578 404578 3301 571921 571921 571921
8135 322509 322509 322509 2729 539905 539905 539905
7812 306087 306087 306087 2189 161265 161265 161265
7506 306285 306285 306285 2028 136675 136675 136675
72 212425 212425 212425 1891 139358 139358 139358
6988 187298 187298 187298 1752 199435 199435 199435
68 15881 15881 15881 1553 152322 152322 152322
6641 237836 237836 237836 14 173338 173338 173338
6404 196896 196896 196896 1227 97053 97053 97053
6207 173783 173783 173783 113 247623 247623 247623
6033 128464 128464 128464 0882 186161 186161 186161
5905 212943 212943 212943 0696 130222 130222 130222
5692 254561 254561 254561 0566 90569 90569 90569
5437 24012 24012 24012 0475 129369 129369 129369
5197 176385 176385 176385 0346 95193 95193 95193
5021 243521 243521 243521 0251 69084 69084 69084
4777 1803 1803 1803 0182 50297 50297 50297
4597 123644 123644 123644 0131 59643 59643 59643
4473 141387 141387 141387 0072 45499 45499 45499
4332 11596 11596 11596 0026 2633 2633 2633
4216 204079 204079 204079 0 0 0 0
4012 41419 41419 41419
Tableau (AIV-2) Valeur du coefficient de rugositeacute ≪n≫ pour chaque coupe
ANNEXE IV
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
Code de
la coupe
Rive
gauche
Canal
principal
Rive
droite
8811 006 0045 006 3597 005 0045 004
8539 006 0045 006 3301 005 0045 004
8135 006 0045 006 2729 005 0045 004
7812 006 0045 006 2189 005 0045 008
7506 006 0045 006 2028 005 0045 008
72 006 0045 006 1891 005 0045 005
6988 006 0045 004 1752 005 0045 005
68 006 0045 004 1553 005 0045 005
6641 006 0045 004 14 005 0045 005
6404 006 0045 004 1227 005 0045 005
6207 006 0045 004 113 006 0045 005
6033 006 0045 004 0882 006 0045 005
5905 006 0045 004 0696 006 0045 008
5692 006 0045 004 0566 005 0045 008
5437 006 0045 004 0475 005 0045 008
5197 006 0045 004 0346 005 0045 008
5021 006 0045 004 0251 005 0045 008
4777 006 0045 004 0182 006 0045 008
4597 006 0045 004 0131 006 0045 008
4473 006 0045 004 0072 006 0045 008
4332 006 0045 004 0026 006 0045 008
4216 006 0045 004 0 006 0045 008
4012 006 0045 004
ANNEXE V
ANNEXE V
PROFILS DE LA SURFACE DE LrsquoEAU
Tableau (AV-1) Profil de la surface de lrsquoeau reacutesultant du deacutebit 1750 m3s
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
Code de
la coupe
Q
(m3s)
Hfond
(m)
WS
(m)
8811 1750 12327 13236 3597 1750 12007 12263
8539 1750 1227 13235 3301 1750 11959 12215
8135 1750 12166 13225 2729 1750 11547 12163
7812 1750 12625 1306 2189 1750 11734 12106
7506 1750 12212 13026 2028 1750 11666 12086
72 1750 12053 13031 1891 1750 11731 12064
6988 1750 12383 13015 1752 1750 1168 12048
68 1750 12454 12996 1553 1750 11711 12012
6641 1750 12626 12962 14 1750 11672 11988
6404 1750 12553 12772 1227 1750 11619 11966
6207 1750 12331 12695 113 1750 11614 11954
6033 1750 12297 12668 0882 1750 11591 11924
5905 1750 12314 12652 0696 1750 11531 11907
5692 1750 12249 12631 0566 1750 11143 11895
5437 1750 1218 12608 0475 1750 11295 11893
5197 1750 12254 12591 0346 1750 11305 1187
5021 1750 12178 12582 0251 1750 11446 1184
4777 1750 12108 1257 0182 1750 11376 11756
4597 1750 12103 12546 0131 1750 11228 11668
4473 1750 12092 12506 0072 1750 110 11449
4332 1750 12039 12483 0026 1750 10828 11236
4216 1750 1208 1245 0 1750 10605 11079
4012 1750 12055 12387
0 100 200 300 400 500117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 05
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
MODELISATIONS DE LA DIGUETTEDE DE PROTECTION
SUR LES SECTIONS CONSIDEREES
Figure (V-1) Section Ndeg1553 Figure (V-2) Section Ndeg1400
Figure (V-3) Section Ndeg1227 Figure (V-4) Section Ndeg1130
0 100 200 300 400 500116
117
118
119
120
121
122
123
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 05
Figure (V-5) Section Ndeg0882 Figure (V-6) Section Ndeg0696
0 100 200 300 400 500115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 05
0 100 200 300 400112
113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250 300114
115
116
117
118
119
120
121
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
0 50 100 150 200 250112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
0 50 100 150 200 250110
112
114
116
118
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
0 50 100 150 200108
110
112
114
116
118
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06
045 08
Figure (V-7) Section Ndeg0566 Figure (V-8) Section Ndeg0475
0 100 200 300 400 500110
112
114
116
118
120
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05
045 08
Figure (V-9) Section Ndeg0346 Figure (V-10) Section Ndeg0251
0 50 100 150 200 250 300 350113
114
115
116
117
118
119
120
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
05 045 08
Figure (V-11) Section Ndeg0182 Figure (V-12) Section Ndeg0131
0 50 100 150 200 250 300113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
protect ion de Relizane Plan Plan 15 27122009
Station (m)
Ele
vation (m
)
Legend
W S PF 1
W S PF 2
W S PF 3
W S PF 4
W S PF 5
W S PF 6
W S PF 7
W S PF 8
Gro un d
L ev ee
Ban k Sta
06 045 08
Figure (V-13) Section Ndeg0072 Figure (V-14) Section Ndeg0026
Figure (V-15) Section Ndeg0000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180106
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