Application aux systèmes étudiés

Figure 63. Nouvelle classification prenant en compte les systèmes karstiques à long temps de

séjour (El Hakim, 2005).

3.1.2.2.5. Application aux systèmes étudiés

Avec les données de débit des deux rivières, la courbe de récession permet

d’analyser le fonctionnement du système karstique de l’amont de la station de mesure. Donc,

elle exprime le fonctionnement du système karstique de Mar Challita sur Nahr El Asfour et de

Dalleh sur Nahr El Jaouz.

L’analyse de la courbe de récession du Nahr El Asfour et Nahr El Jaouz est faite

selon la méthode proposée par Mangin et reprise par Marsaud (1997), permettant de

caractériser leurs infiltrations et leurs zones noyées. L’analyse a été fait grâce à une feuille de

calcul Excel, qui fait le traitement des courbes de récession. Les résultats donnent les valeurs

des coefficients α, ε, η le volume de transit, le volume d’infiltration et le volume dynamique,

ainsi que les deux coefficients k et i qui permettent de placer le système étudié dans la

classification.

Nahr El Jaouz (Dalleh-Beit Chlala)

Après sélection des données, de qualité acceptable, les récessions du Nahr El Jaouz

du 11/5/1967 au 16/7/1967 (figure 64) et du 14/5/1968 au 19/7/1968 (figure 65) ont éte

analysées.

Courbe de recession - Méthode de Mangin

0.1 1.0 10.0 100.0

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Temps écoulé (jour)

Dé bi t ( m 3/ s) Débit mesuré Débit simulé ti α=0.002 j-1 Q0= 11.270 m3/s ε= 0.14 j-1 Qr0= 0.3 m3/s η= 0.0116 qo= 10.670 m3/s Vdyn= 25.92 hm3 Qi= 0.76 m3/s ti= 86 jours Nash= 97.16

Figure 64. Analyse de la récession du 11/5/1967 au 16/7/1967 du Nahr El Jaouz à Dalleh.

Courbe de recession - Méthode de Mangin

0.1 1.0 10.0

0 50 100 150 200

Temps écoulé (jour)

Dé bi t ( m 3/ s) Débit mesuré Débit simulé ti α=0.0016 j-1 Q0= 3.878 m3/s ε= 0.16 j-1 Qr0= 0.43 m3/s η= 0.0122 qo= 3.448 m3/s Vdyn= 23.22 hm3 Qi= 0.74 m3/s ti= 83 jours Nash= 97.56

L’analyse des récessions a porté sur d’autres périodes dont les valeurs des divers

coefficients sont reportées au tableau 1 :

Récession au niveau du Nahr El Jaouz (Dalleh-Beit Chlala) Coefficients de la fonction

homographique ψ(t)

Retard à l'infiltration

Coefficients de la fonction de Maillet

φ (t)

Période de récession q0 (m3/s) ti (j) η (j-1) ε (j-1) i QR0 (m3/s) α Vdyn (hm3)

11/5 à 16/7/1967 10.67 86 0.0116 0.14 0.76 0.6 0.002 25.92 14/5 à 19/7/1968 3.45 83 0.012 0.16 0.74 0.43 0.002 23.22 22/4 à 27/6/1970 2.84 92 0.0109 0.22 0.68 0.38 0.002 17.28 14/4 à 19/6/1971 22.7 91 0.011 0.26 0.64 0.55 0.003 19.01 2/5 à 30/6/1972 2.09 103 0.0097 0.14 0.77 0.3 0.001 25.92 21/4 à 26/6/1973 4.61 83 0.012 0.18 0.72 0.24 0.001 18.85 14/4 à 19/6/1974 4.67 82 0.0122 0.16 0.74 0.4 0.003 12.8 14/4 à 31/8/2004 6.76 72 0.0139 0.064 0.86 0.46 0.002 19.87 3/4 à 25/12/2005 6.63 72 0.0137 0.11 0.8 0.25 0.002 10.8 5/4 à 31/8/2006 8.37 69 0.0145 0.1 0.81 0.3 0.002 12.96

Tableau 1. Tableau récapitulatif de l’étude des courbes de récession du Nahr El Jaouz à Dalleh

(amont).

Dix périodes de récession ont été analysées, généralement commençant en avril et

mai et se terminant en août et septembre. Du tableau précédent, il apparaît que :

1- Le coefficient α de tarissement est très faible. La valeur moyenne de α étant de 0.002 permet

de conclure que la karstification de la zone noyée n’est pas très fonctionnelle et que

l’écoulement est pérenne.

2- Le coefficient η est lui aussi très faible (moyenne = 0.012). Cela signifie que l’infiltration

dure à peu près 83 jours pour la recharge de la zone noyée et que la faible valeur de η indique

que l’infiltration lente est prédominante.

3- Le coefficient ε est moyen à faible (moyenne = 0.15). Cela signifie que la décrue est peu

rapide. Donc il existe un retard à l’infiltration qui pourrait être dû à la neige. La fonte de la

neige prend au moins deux mois sur le bassin d’alimentation de la source.

4- Le volume dynamique V

Dyn

présente des valeurs très importantes (de 10.8 à 25.9 hm

³

avec

une moyenne de 18.7 hm

³

) ce qui correspond à des réserves fortes d’eaux mobilisables de la

zone noyée.

5- Le coefficient i a pour valeur moyenne 0.75 pour les dix récessions ; ceci signifie que le

système karstique est complexe et de grandes dimensions.

6-Le coefficient k est calculé à partir de la plus grande valeur du V

Dyn

observée, est 25.9

hm

³

/an, et du volume de transit annuel moyen calculé sur toute la période des cycles, soit 56.8

hm

³

/an. Ainsi k = 25.92 / 56.82 = 0.46 an (soit 5.5 mois ou 167 jours).

7-Les coefficients i et k ensemble permettent de placer le système karstique de Dalleh dans la

classification, où il est situé dans le domaine des systèmes karstiques complexes.

Nahr El Asfour (Pont de Bziza)

Afin d’analyser le comportement de l’aquifère qui alimentent le Nahr El Asfour en

amont du Pont de Bziza, quatre courbes de récession qui présentent un tarissement long et

perturbé ont été sélectionnées (figure 66).

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

18-Mar-1969 25-Aug-1969 1-Feb-1970 11-Jul-1970 18-Dec-1970 27-May-1971 3-Nov-1971 11-Apr-1972 18-Sep-1972 25-Feb-1973 Date De bi ts (m 3/ s) 0 1 2 3 4 5 6 7

28-Jun-03 14-Jan-04 1-Aug-04 17-Feb-05 5-Sep-05 24-Mar-06 10-Oct-06 28-Apr-07 Date De bi ts (m 3/ s)

Figure 66. Hydrogrammes au niveau de la station de Bziza (Nahr El Asfour).

- En 1970 ; la décrue commence le 20 avril ; le tarissement finit le 7 décembre ; le tarissement a

commencé 15 jours après le début de la décrue.

- En 1971 ; la décrue commence le 19 avril ; le tarissement finit le 5 décembre ; le tarissement a

commencé 42 jours après le début de la décrue.

- En 2004 ; la décrue commence le premier mars ; le tarissement finit le 3 novembre ; le

tarissement a commencé 69 jours après le début de la décrue.

- En 2005 ; la décrue commence le 21 février ; le tarissement finit le 23 octobre; le tarissement

a commencé 60 jours après le début de la décrue.

La mauvaise qualité de données de la station du pont de Bziza a conduit à de

mauvais ajustements de la courbe de récession, comme le montre l’exemple de la figure 67 et le

tableau 2. La station de jaugeage été récemment remplacée sur Nahr El Asfour ; elle présente

une complexité extrême en terme d’aménagement (prélèvements et fuites).

Courbe de recession - Méthode de Mangin

0.1 1.0 10.0

0 5 10 15 20 25

Temps écoulé (jour)

D éb it (m 3/ s) Débit mesuré Débit simulé ti α=0.13 j-1 Q0= 3.282 m3/s ε= 0.970 j-1 Qr0= 1.650 m3/s η= 1 qo= 1.632 m3/s Vdyn= 1.10 hm3 Qi= 0 m3/s ti= 1 jours Nash= 98.47

Récession au niveau du Nahr El Asfour (Pont de Bziza) Coefficients de la fonction

homographique ψ(t)

Retard à

l'infiltration Coefficients de la fonction de Maillet φ (t)

Période de récession q0 (m3/s) ti (j) η (j-1) ε (j-1) i QR0 (m3/s) α Vdyn (hm3)

23/3 à 1/5/1970 1.133 2 0.5 1.3 0 0.95 0.13 0.63

18/4 à 25/5/1971 1.632 1 1 0.97 0 1.65 0.13 1.1

10/4 à 20/5/1974 0.606 2 0.5 0.005 0 0.59 0.065 0.78

21/2 à 15/5/2005 1.61 3 0.333 1.9 0.7 0.85 0.03 2.45

Tableau 2. Tableau récapitulatif de l’étude des courbes de récession du Nahr El Asfour.

La récession du 21/2/2005 au 15/5/2005 (figure 68) peut être prise comme exemple.

La durée de l’infiltration est très courte (3 jours) ce qui ne permet pas d’apprécier correctement

la concavité donné par ε. Le coefficient de tarissement est fort (0,03) et le volume dynamique

relativement élevé (2.45 hm

³

) pour ce système de dimensions réduites de quelques km

²

.

Courbe de recession - Méthode de Mangin

0.1 1.0 10.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Temps écoulé (jour)

D éb it (m 3/ s) Débit mesuré Débit simulé ti

α=0.03 j-1 Q0= 2.460 m3/s

ε_{= 1.9 j-1 Qr0= 0.850 m3/s}

η= 0.333 qo= 1.610 m3/s

Vdyn= 2.45 hm3 Qi= 0.07 m3/s

ti= 3 jours Nash= 90.81

Figure 68. Analyse de la récession du 21/2/2005 au 15/5/2005 du Nahr El Asfour à Bziza.

1- Le coefficient de tarissement α est forte (moyenne = 0.03) d’où on peut conclure que la

karstification de la zone noyée est très forte et que la rivière ne tarde pas beaucoup à s’assécher

à cause de la petite dimension du bassin d’alimentation.

2- Le coefficient η est moyen (0.33), ce qui signifie que la durée de l’infiltration est courte (3

jours).

3- Le Coefficient ε avec 1.9, signifie que la décrue est rapide au départ puis devient lente.

4- Le volume dynamique V

Dyn

de 2.45 hm

³

correspond à des réserves mobilisables moyennes

dans la zone noyée.

5- Le coefficient i (= 0) est difficile à évaluer correctement car la durée d’infiltration (3 jours)

est trop courte.

6- Le coefficient k calculé sur toute la période des quatre cycles est égal à 8.28 hm

³

/an. Ainsi k

= 2.45 / 8.28 = 0.3 an (soit 3.6 mois ou 108 jours).

7-Les coefficients i et k permettent de placer le système dans la classification. En fait, la source

de Mar Challita (Nahr El Asfour) tombe ( selon la classification du systeme karstique de

Dalleh) dans le domaine des systèmes karstiques complexes dont la structure est faite de

nombreux sous-systèmes. En réalité, cette classification n’est pas significative pour les raisons

citées plus haut et ne donne pas clairement l’idée du comportement de l’aquifère karstique du

Nahr El Asfour. D’après les données de terrain l’aquifère possède des conduits plutôt

karstiques à l’aval et l’infiltration est dominante avec une zone noyée négligeable, donc

"apparemment" appartenant au domaine 3 de la classification mais sans aucune signification du

fonctionnement du système du Nahr El Asfour. Nous pensons que les hydrogrammes ne sont

pas corrects, du fait d’un mauvais fonctionnement de la station de mesure, qui devra être

déplacée.

Dans le document L'aquifère carbonate karstique de Chekka (Liban) et ses exutoires sous-marins. Caractéristiques hydrogéologiques et fonctionnement. (Page 87-92)