Evolution temporelle de l’étiage de l’oued Merguellil

Deux indicateurs d’étiage ont été utilisés pour estimer le débit d’étiage de l’oued Merguellil dans les stations hydrométriques. Le premier indicateur est le débit caractéristique de l’étiage DCE10 qui correspond au débit non dépassé des 10 jours consécutifs les plus secs de l’année et le deuxième est le QMNA qui représente le débit mensuel moyen le plus bas. L’oued a enregistré un débit nul pour la première fois en 1979-1980 à Haffouz (Figure III.8). Dans la station de Sidi Boujdaria, une tendance à la baisse assez nette peut être également observée entre 1974 et 1985 puis un assèchement de l’oued depuis 1981 (Figure III.8). Pour Bouzaiane et Laforgue (1986) l’assèchement de l’oued est une conséquence directe de l’expansion des pompages agricoles au fil de l’oued.

Figure III.8 Evolution de débit d’étiage dans la station de Haffouz (1966-2012) et la station de Sidi Boujdaria (1974-1985)

Les débits d’étiage estimés pourraient ne pas refléter les débits d’étiage réels à cause de l’incertitude qui pèse sur les mesures de faible débit, mais la rupture brusque sur la période 1976-1978 est évidente. Pour pousser l’analyse plus loin, la période 1970-1985 a été analysée avec un pas de temps mensuel dans la section suivante.

III.2.1.2. Evolution de l’écoulement de base durant la période 1970-1985

Afin de réduire le biais qui pèse sur les données de débit et la difficulté d’estimer un coefficient de tarissement unique dans le bassin de l’oued Merguellil, deux méthodes de séparation des écoulements ont été utilisées. La première méthode proposée par Chapman (1991) consiste à filtrer le débit rapide des crues de l’écoulement de base selon l’algorithme récursif de Lyne et Hollick (1979) (Equation III-1).

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 2016 D é bi t en m 3/ s QMNA Haffouz DCE 10 Haffouz QMNA Sidi Boujdaria DCE 10 Sidi Boujdaria

47 𝒇𝒌 =^{𝟑𝜶−𝟏}

𝟑−𝜶 𝒇𝒌−𝟏 + ^𝟐

𝟑−𝜶(𝒚𝒌− 𝜶𝒚𝒌−𝟏) Equation III-1

𝑓_𝑘 : Le débit filtré au pas de temps k (m3/s) 𝑓𝑘−1 : Le débit filtré au pas de temps k-1 (m3/s) 𝑦_𝑘 : Le débit total au pas de temps k (m3/s) 𝑦_𝑘−1 : Le débit total au pas de temps k-1 (m3/s)

Le paramètre α peut être estimé par α = 𝑒−∆𝑡/𝑇 où ∆t est le pas de temps et T la constante de récession de la décroissance exponentielle. Chapman (1991) a constaté qu'une valeur unique de 0,925 pour le paramètre α donnait un débit de base satisfaisant pour les bassins versants allant de 4,2 à 210 km²dans les régions arides et semi-arides. Ce paramètre peut être exprimé également par l’inverse de l’exponentielle du coefficient de tarissement (Chapman, 1991). Dans le cas du bassin du Merguellil d’une superficie de 1200 km², l’utilisation du coefficient de tarissement moyen de 0.05 estimé par Bouzaiane et Laforgue (1986) nous amène à considérer α=0.95.

La deuxième méthode, proposée par l’Institut d’Hydrologie de Wallingford (IOH, 1980), consiste à estimer le débit de base par de simples règles de lissage appliquées aux hydrogrammes totaux observés. Elle consiste à (1) identifier les débits minimaux sur 5 jours consécutifs pour la chronique entière (Qmin), (2) pour la série constituée de débits minimaux de k=2 à n-1 (avec k un pas de temps de 5 jours et n nombre total des données divisé par) déterminer le débit 𝑄𝑐𝑖 pour i de 1 à n qui vérifie l’Equation III-2 et l’Equation III-3

.

𝑸_{𝒎𝒊𝒏(𝒌−𝟏)}> 𝟎. 𝟗𝑸_{𝒎𝒊𝒏𝒌} = 𝑸_𝒄𝒊 Equation III-2

𝑸_{𝒎𝒊𝒏(𝒌+𝟏)}> 𝟎. 𝟗𝑸_{𝒎𝒊𝒏𝒌} = 𝑸_𝒄𝒊 Equation III-3

(3) le débit de base est calculé par interpolation linéaire entre les 𝑄𝑐𝑖.

Le débit de base calculé avec le filtre de Chapman (1991) est légèrement inférieur au débit calculé par la méthode de IOH (1980), cependant, un bon coefficient de détermination proche de 0.8 est obtenu pour la corrélation entre le nuage de points des deux méthodes (Figure III.9). L’écart entre les deux méthodes est plus significatif pour les périodes pluvieuses. Les débits de pointe importants ont une influence directe sur la période de récession et donc systématiquement sur le filtre utilisé pour séparer l’écoulement de base de l’écoulement rapide de crues dans la méthode de Chapman (1991). Cela n’a pas un effet important sur la méthode de IOH (1980) puisque cette méthode est basée sur l’estimation des débits minimaux sur une période de 5 jours consécutifs. Pour les périodes les plus humides, le débit de base estimé par la méthode de Chapman (1991) peut être le double de IOH (1980). De ce fait, les débits de base sont analysés uniquement de façon qualitative (i.e. l’analyse de l’évolution à long terme).

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Figure III.9 Corrélation entre le débit de base calculé par la méthode de Chapman (1991) et par la méthode de IOH (1980) (station de Haffouz 1966-2012)

Les tests d’homogénéité de Pettitt (Pettitt, 1979) et de Buishand (Buishand, 1982) permettent de détecter une rupture dans l’évolution des débits de base de l’oued Merguellil en juin 1976. Le test de tendance de Mann-Kendall montre également une pente de Sen descendante avec un seuil significatif inférieur à α=0.05 (Figure III.10). Les moyennes interannuelles sont de 82 L/s et 62 L/s sur la période 1970-1976 et de 29 L/s et 21 L/s sur la période de 1976-1985 pour la méthode de Chapman (1991) et de IOH (1980) respectivement.

Figure III.10 Evolution du débit de base mensuel du Merguellil dans la station de Haffouz estimé par les deux méthodes de séparation d’écoulement (Chapman (1999) et IOH (1980)) durant la période 1970-1985

Pour enlever l’influence des crues sur le débit de base, l’évolution a été également étudiée à l’aide de la série lissée par un facteur de lissage maintenu à 0.5 et deux itérations. La courbe résultante montre une tendance très nette à la baisse avec un déclin plus prononcé sur la période 1974-1979, ce qui suggère une nette baisse

R² = 0.796 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 D é b it d e b ase ( IO H , 1980) )

Débit de base (Chapmann, 1991)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

oct-70 juin-73 mars-76 déc-78 sept-81 juin-84

D é bi t de ba se m3 /s Date Q base m3/s (Chapman, 1991) mu1 = 0,082 mu2 = 0,029 LOWESS f=0.5, iter=2 Q base m3/s (IOH, 1980) mu=0.062 mu=0.021 Juin 1976 Moyenne=0.062 m3/s Moyenne=0.062 m3/s Moyenne=0.029 m3/s Moyenne=0.082 m3/s

49 du soutien des nappes souterraines sur cette période (Figure III.10). Pour caractériser ces échanges, l’organisation spatiale de l’étiage de l’oued sera étudiée dans la section suivante.