En plus d’être globalement plus performant que PRO92, le modèle SYV03 présente le grand avantage de pouvoir être mis en œuvre facilement pour évaluer le TSS. Il nous a donc semblé intéressant de le modifier afin qu’il puisse fournir des valeurs plus cohérentes de TSS pour certains oueds à fort TSS spécifique (tels que l’oued Agrioun). Ce modèle modifié pourrait alors servir de base « réaliste » pour réévaluer le TSS des oueds coulant dans un environnement semi-aride méditerranéen.
3.5.1 Calibration du modèle modifié (SYVmod)
Nous montrons d’une part que SYV03 sous-estime systématiquement les TSS (valeurs de Dr systématiquement inférieures à 1 (Tab. III.8)), mais d’autre part, nous avons constaté que les résultats qu’il procure sont bien corrélés avec les TSS issus de mesures provenant de la littérature qui sont majoritairement expérimentales, d’où une certaine cohérence des valeurs obtenues.
De manière empirique, nous cherchons donc à ajouter à SYV03 un coefficient supplémentaire dont le rôle sera de pondérer les résultats fournis par le modèle initial. Ce coefficient ne sera valable, en première analyse, que dans ce cas précis (Nord du Maghreb, Latitude > 30° Nord et T > 0°C), et doit être considéré comme un ajustement de
SYV03 aux particularités, tant climatiques (semi-aridité de la zone entraînant de faibles
écoulements moyens et une couverture végétale pauvre) que topographiques (bassins versants de petite taille aux pentes raides), de la zone d’étude.
La modification de SYV03, appelée SYVmod, s’appuie sur les données expérimentales tirées de la littérature sur les 8 oueds présentés précédemment (Martil, Nekor, Moulouya, Cheliff, Isser, Agrioun, Seybouse, Medjerda sur la base de Heusch (1970) ; Boudjemline et al., (1993) ; Ahamrouni (1996) ; Meddi et al., (1998) ; Bouchelkia et Remini (2003) ; Terfous et al., (2003) ; Larfi et Remini (2006) ; Boumeaza et al., (2010) ; Ammari (2012), auxquels nous avons ajouté deux autres oueds, Mina (Algérie) et Mekerra (Algérie) (Hallouz et al., 2012 ; Cherif et al., 2013), ne débouchant pas en Méditerranée mais pour lesquels des données considérées comme robustes ont été publiées.
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Figure III. 9 : Ecarts entre TSS issu de la littérature (la droite) et SYV03 et SYVmod (t.km-2.an-1) pour les 10 oueds servant à la calibration.
De manière itérative, nous obtenons un SYVmodconvenant à la quasi-totalité des oueds, aux incertitudes près :
SYVmod = CMV . SYV03
avec : CMV = 0,0015 . [(α3 Aα4 Rα5 e(kT)) . 31536 / A] + 0,418 SYV03 = équation de Syvitski et al., (2003).
ce qui donne :
SYVmod = ((0,003 . [(α3 Aα4 Rα5 e(kT)) . 31536 / A] + 0,418)2 – 0,174724) / 0,006
Nous vérifions que les valeurs du TSS spécifique obtenues par SYVmod sont proches de celles issues de la littérature (Fig. III.9). Le coefficient de détermination obtenu entre le TSS calculé avec SYVmod et le TSS littératureest R2=0.94 indiquant une très bonne corrélation (R=0,97) entre ces deux valeurs.
3.5.2 Validation de la solution proposée
Pour valider SYVmod, nous comparons les données issues de la littérature avec la nouvelle équation obtenue. Pour cela, nous nous servons des 10 oueds précédemment analysés (Martil, Nekor, Moulouya, Cheliff, Isser, Agrioun, Seybouse, Medjerda, Mina, Mekerra), auxquels nous avons ajouté d’autres oueds ayant également fait l’objet de relevés de TSS récents sur le terrain, mais ne débouchant pas tous directement en Méditerranée. Ce sont les oueds Mouilah, affluent de l’oued Tafna (Terfous et al., 2001) ; El Ham, oued algérien situé en zone semi-aride (Hasbaia et al., 2012) ; Cherf, affluent de
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l’oued algérien Seybouse (Khanchoul et al., 2012) ; Barbara qui coule au Nord-Ouest de la Tunisie (Souadi, 2011) ; Sébaou (Milliman et al., 2011) ; Soummam (Milliman et al., 2011) ; El Harrach (Meddi et al., 1998) ; Mazafran (Bourouba, 1997) ; Tafna (Milliman et Farnsworth, 2011), Miliane (Wikipedia), tous situés en milieu semi-aride.
Figure III. 10 : Ecart des TSS spécifiques (t.km-2.an-1) selon SYV03 et SYVmod par rapport aux valeurs issues de la littérature (droite noire) pour les 20 oueds servant à la validation. Les points cerclés de bleu sont les 4 oueds moins bien simulés (Cf. chap. 3.5.3).
On constate (Fig. III.10) que les résultats obtenus avec le modèle modifié SYVmod sont très bons (R=0,93), et relativement proches de ceux que la littérature nous fournit, également pour les oueds à fort TSS spécifique.
Oued S D Litt. PRO92 SYV03 SYVmod (km2) (m3.s-1) TSS spéc. TSS (Dr ¦ RMS) TSS (Dr ¦ RMS) TSS (Dr ¦ RMS) MARTIL 1129 19,2 2500 389 (0,16 ¦ 84) 1109 (0,44 ¦ 56) 2308 (0,92 ¦ 52) NEKOR 960 2,54 1520 158 (0,10 ¦ 90) 740 (0,49 ¦ 51) 1131 (0,74 ¦ 35) MOULOUYA 53500 20,3 222 56 (0,25 ¦ 75) 199 (0,89 ¦ 11) 143 (0,64 ¦ 40) CHELIFF 43570 18 417 327 (0,78 ¦ 22) 238 (0,57 ¦ 43) 184 (0,44 ¦ 29) ISSER 4158 20 631 524 (0,83 ¦ 17) 618 (0,98 ¦ 2) 831 (1,31 ¦ 26) SEBAOU 3888 17,42 309 518 (1,68 ¦ 8) 291 (0,61 ¦ 39) 249 (0,52 ¦ 17) SOUMMAM 9121 25 450 800 (1,78 ¦ 78) 486 (1,08 ¦ 8) 558 (1,24 ¦ 13) AGRIOUN 652 20,58 5000 3800 (0,76 ¦ 24) 1593 (0,32 ¦ 68) 4472 (0,89 ¦ 64) SEYBOUSE 6476 11,5 270 362 (1,34 ¦ 34) 320 (1,18 ¦ 18) 287 (1,06 ¦ 11) MEDJERDA 23500 29 740 46 (0,06 ¦ 94) 209 (0,28 ¦ 72) 153 (0,21 ¦ 37)
115 MOUILAH 2650 364 581 (1,60 ¦ 60) 749 (2,06 ¦ 22) El HAM 5604 530 503 (0,95 ¦ 5) 590 (1,11 ¦ 15) MINA 4900 211 455 (2,16 ¦ 116) 501 (2,37 ¦ 9) MEKERRA 4102 111 585 (5,27 ¦ 427) 758 (6,83 ¦ 23) CHERF 1710 347 822 (2,37 ¦ 137) 1357 (3,91 ¦ 39) BARBARRA 175 3600 1697 (0,47 ¦ 53) 5030 (1,40 ¦ 66) El HARRACH 970 1615 1056 (0,65 ¦ 35) 2116 (1,31 ¦ 50) MAZAFRAN 1912 1160 778 (0,67 ¦ 33) 1234 (1,06 ¦ 37) TAFNA 8800 114 262 (2,30 ¦ 130) 212 (1,86 ¦ 24) MILIANE 2283 657 549 (0,84 ¦ 16) 681 (1,04 ¦ 19)
Valeurs moyennes de TSS spéc. (t.km-2.an-1) : PRO92 : 698 SYV03 : 580 SYVmod : 1032 Tableau III. 9 : TSS spécifiques obtenus d’après la littérature, PRO92, SYV03 et SYVmod pour les oueds maghrébins. Les 10 oueds en caractères gras ont servi à la calibration de SYVmod et l’ensemble des 20 oueds ont été utilisés pour la validation.
L’analyse des indicateurs pour SYVmod (Tab. III.9) nous montre que : Le Dr est assez proche de 1 pour 16 oueds sur 20 [0,44 à 2,06].
Le Dr est compris entre [0,21 et 6,83] pour 4 oueds sur 20 (Medjerda, Mina, Mekerra, Cherf).
Le RMS varie de 9,16 { 66,26 pour l’ensemble des oueds avec une valeur moyenne de 31,4.
Ces valeurs représentent une nette amélioration par rapport à celle que nous avions calculées pour le modèle de SYV03, où 0,28 < Dr < 5 et 2 < RMS < 427 pour l’ensemble des oueds.
Nous observons que testée avec 20 oueds, la corrélation est très bonne, avec un coefficient de corrélation R=0,93 et celle-ci est significative, la p-value étant de 2.127.10-09. L’intervalle de confiance { 95 % est compris entre 0,83 et 0,97.
Le modèle SYVmod donne donc de bons résultats pour 80 % des oueds de cette étude, ce qui nous incite { l’utiliser dans les parties et chapitres suivants.
3.5.3 Oueds au TSS moins bien simulés
Du fait que le nombre de valeurs de références issues de la littérature soit relativement faible (10 utilisés pour la calibration et 20 pour la validation), les régressions linéaires effectuées sont quelque peu limitées en nombre de points. On sait que les méthodes statistiques en général et le calcul des coefficients de corrélation et de détermination en particulier s’accommodent mieux d’échantillons ayant des populations plus élevées mais ce problème est récurrent dès que l’on effectue une recherche sur des terrains peu investigués. En effet, le nombre d’oueds jugés significatifs dans le cadre de cette étude ne peut pas être augmenté à volonté et il nous est imposé par la zone
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étudiée. Cependant, les résultats obtenus par SYVmod gagnent en cohérence par rapport au modèle initial SYV03.
Néanmoins, les 4 points détaillés ci-dessous sortent légèrement de la tendance générale (Fig. III.10). Nous avons déjà critiqué les valeurs du TSS issues de la littérature pour l’oued Medjerda. Pour l’oued Mina (Algérie), il résulte d’une étude statistique faite sur 3 sous-bassins versants de cet oued, situés en amont du barrage Sidi M’hamed Ben Aouda. Cette étude, menée sur 30 ans, relève une très grande disparité de la dégradation spécifique obtenue entre les différentes années, le TSS maximum enregistré étant 1500 t.km-2.an-1 en 1994-1995 alors que la valeur moyenne serait de 211 t.km-2.an-1 (Hallouz et al., 2012). Le seul fait que nous n’ayons pas plus de précisions sur les caractéristiques de ces sous-bassins versants nous empêche d’analyser plus en détail les écarts obtenus. Toutefois, le facteur 2,37 constaté entre les données, pour la plupart expérimentales, issues de la littérature, et celles que nous obtenons n’est pas non plus aberrant { la vue de ces disparités.
Pour l’oued Mekerra, qui est un sous-bassin versant de la Macta située au Nord-Ouest de l’Algérie, les précipitations enregistrées sont les plus faibles de tous les oueds algériens retenus, avec une moyenne de 400 mm.an-1, et parmi les plus faibles de tous les oueds maghrébins. A cela s’ajoute une pente moyenne peu prononcée, et la prédominance de terrains perméables (Cherif et al., 2013), autant de facteurs ne favorisant pas les transports sédimentaires importants. L’analyse du transport solide a été réalisée à partir de données de crues, ce qui diffère des autres méthodes basées sur les valeurs moyennes d’écoulement. Le facteur de 6,8 entre les données de la littérature et celle que nous obtenons avec SYVmod est élevé mais les particularités tant morphologiques que méthodologiques évoquées ci-dessus permettent de comprendre cette différence. De plus, même un ratio de 6,8 permet de conserver des ordres de grandeurs.
La valeur TSS de la littérature considérée pour l’oued Cherf (Algérie) provient d’une étude de Khanchoul et al., (2012). Les précipitations de ce sous-bassin versant de l’oued Seybouse sont très faibles : 290 mm.an-1. La lithologie globale est moyennement cohésive (Ker = 21) et la méthode retenue par les auteurs pour évaluer le TSS spécifique est celle de Probst et Amiotte Suchet (1992) { 3 paramètres. Ce modèle, en plus d’être le moins précis des 3 modèles proposés par Probst et Amiotte Suchet (1992) (à 3, 4 et 5 paramètres), sous-estime systématiquement le TSS évalué. Le facteur de 3,9 existant entre la valeur littérature donnée par Khanchoul et al., (2012) et celle que nous obtenons avec SYVmod est tout à fait justifié car, là encore, nous pensons que la valeur littérature prise en référence est sous-évaluée du fait du modèle retenu.
3.5.4 Synthèse et domaine de validité de SYVmod
Les valeurs obtenues par SYVmod sont globalement proches de celles retenues dans la littérature (R=0,93), excepté pour certains oueds dont la revue des articles a dévoilé des carences méthodologiques (Cf. paragraphe ci-dessus) qui remettent en question la
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précision de ces valeurs de références. Tous ces éléments nous permettent de conclure que le modèle SYVmod convient globalement bien pour évaluer le transport sédimentaire en suspension des oueds maghrébins, à condition toutefois que ceux-ci présentent un bassin versant de taille suffisante. Pour l’oued Agrioun, dont le bassin versant s’étend sur 652 km2, nous obtenons encore une valeur de TSS très proche de la valeur littérature de référence. Par contre, les trois oueds de superficie inférieure à 500 km2 (Nil, El Kebir-Tabarka et El Zouara), les valeurs estimées de TSS par SYVmod sont comparativement très élevées, sans qu’aucune particularité géomorphologique ne vienne justifier ces écarts. Pour ces raisons, nous retiendrons la valeur de ~ 500 km2
comme superficie du bassin versant en-deçà de laquelle le modèle SYVmod n’est plus adapté pour estimer le TSS dans cet environnement maghrébin.
Comme le montre la figure III.11, la superficie des bassins versants est bien l’élément majeur qui contrôle le transport sédimentaire en suspension spécifique des 20 oueds utilisés pour la validation, que ce soit avec les données de la littérature ou celles obtenues avec SYVmod.
Figure III. 11 : TSS spécifiques (t.km-2.an-1) littérature et estimés avec SYVmod en fonction de la superficie du BV (km2).
SYVmod Littérature
Taille du bassin versant (km2) TSS spec.
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