Dans la suite de notre travail, nous allons prendre la station pluviométrique d’El Haçaïba (110203) comme étant la station de référence. La validité des valeurs de cette station est admise pour représenter le bassin versant de la Haute Mekerra à la station de Sidi Ali Benyoub, en raison des critères suivants :
-elle dispose d’une série qui présente moins de lacunes et plus de ressemblances ; -sa proximité du centre de gravité du bassin versant ;
-les précipitations moyennes annuelles (313,3 mm) à la station El Haçaïba est relativement plus proche de la moyenne des précipitations obtenue par les différentes méthodes, et qui a été estimée à 320,7 mm ;
-elle dispose d’une série de pluie maximale journalière annuelle (Pjmax) sur la période considérée (1942/1962 – 1968/2007) ;
79 -elle offre une série d’observations de 53 ans sur la période 1942/1962 – 1968/2007. Mais, le recours à une reconstitution par le méthode de régression linéaire permet d’obtenir une série plus longue de 59 ans (fig. 41 et 42) dont les paramètres statistiques tels que la moyenne (Pmoy), l’écart type (σ) et le coefficient de variation (CV) sont relativement conservés, comme il est possible de le constater ci-après.
Série observée Pmoy = 312,8 mm σ = 100,9 mm Cv = 0,32 Série reconstituée Pmoy = 313,3 mm σ = 87,0 mm Cv = 0,28
Fig. 41: Pluies moyennes annuelles observées à la station El Haçaïba.
Fig. 42: Pluies moyennes annuelles à la station El Haçaïba après reconstitution de la série.
A souligner que la répartition mensuelle de la pluie moyenne annuelle à la station El Haçaïba est donnée au tableau 18 et sa représentation graphique à la figure 43.
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S O N D J F M A M J J A Année
P
(mm) 20.1 29.8 35.7 34.1 32.6 29.7 37.3 42.1 29.3 11.5 3.7 7.4 313.3
% 6.4 9.5 11.4 10.9 10.4 9.4 11.9 13.4 9.4 3.7 1.2 2.4 100
Tabl. 18: Répartition mensuelle de la pluie moyenne annuelle observée à la station El Haçaïba.
Fig. 43: Répartition des précipitations moyennes mensuelles observées à la station El Haçaïba.
D’après cette répartition, il est possible de distinguer deux périodes :
-une période humide de 9 mois (de septembre jusqu’à mai), pendant laquelle la pluie représente 92,7 % de la pluie moyenne annuelle ;
-une période sèche qui correspond aux mois de juin, juillet et août.
Le calcul de l’indice de saisonnalité Is par la relation de Walsh et Lawler a donné une valeur de 0,21. 12 1 12 11 6 I A P m P A P Is
81 Généralement, Is est compris entre 1 et 0 : 0 correspond à une précipitation uniformément répartie sur les 12 mois de l’année et 1 lorsque toute la lame d’eau annuelle précipitée est mesurée en un seul mois.
L’indice de saisonnalité calculé pour la station d’El Haçaïba dont le taux est de 21%, nous permet d’enduire que les précipitations sont presque uniformément réparties sur toute l’année. Cette répartition est admise comme valable pour le bassin versant de la Haute Mekerra (tabl. 19).
Mois S O N D J F M A M J J A Année
Pluie
(mm) 20.1 29.8 35.7 34.1 32.6 29.7 37.3 42.1 29.3 11.5 3.7 7.4 313.3
Tabl. 19: Répartition mensuelle de la pluie moyenne annuelle du bassin versant à la station de Sidi Ali Benyoub
Il est important de souligner que la série d'observations doit contenir des périodes humides et sèches complètes, de telle manière à ce que les paramètres calculés ne soient pas influencés lorsque des observations sont ajoutées à la série pluviométrique. Pour vérifier cette condition, deux méthodes sont appliquées. Il s’agit de l’analyse des erreurs sur la moyenne et le coefficient de variation et la méthode des écarts cumulés à la moyenne.
1. Analyse des erreurs sur la moyenne et le coefficient de variation
Pour que la série soit représentative, il faut que les erreurs sur les paramètres statistiques (la moyenne Pmoy = 313,3 mm et le coefficient de variation Cv = 0,28) ne dépassent pas un seuil toléré de 10 à 15 % pour Pmoy et 5 à 10 % pour Cv.
-Erreur sur la pluie moyenne :
-Erreur sur le coefficient de variation :
2. Ecarts cumulés à la moyenne pour la station El Haçaïba
La méthode des écarts cumulés à la moyenne est appliquée dans le but de juger la fiabilité de la série pluviométrique d’El Haçaïba d’une part et de montrer la représentativité de sa période d’observation (1942 à 1960 – 1968 à 2007) d’autre part (fig. 44).
82
Où
P P
K i
i avec Pi : Pluie de l’année i et P: Pluie moyenne
*La période (1942 à 1960 – 1968 à 2007) de la série peut être représentative si la condition Kp = 1 qui peut être vérifiée par les équations suivantes :
Equation 1: Kp = [(LF – LD) / n] + 1; Avec : LF : Ordonnée finale (LF = 0.026) LD : Ordonnée initiale (LD = -0.102) et n : Taille de la série (n = 59) : KP = 1.002
Equation 2: Où Kp = 1
*La période (1942 à 1960 – 1968 à 2007) n’est donc pas déficitaire.
Fig. 44: Méthode des écarts cumulés à la moyenne appliquée à la station d’El Haçaïba 3. Pluies moyennes annuelles fréquentielles
La série pluviométrique de la station El Haçaïba représentant le bassin versant de la Haute Mekerra est soumise aux évaluations probabilistes usuelles. Ainsi, l’analyse statistique a montré que la loi Normale s’adapte bien à la distribution des précipitations annuelles. Les paramètres statistiques et les valeurs annuelles des précipitations pour les périodes de retour 2, 10, 50, et 100 ans sont donnés dans les tableaux 20 et 21 et le graphique correspondant est présenté sur la figure 45.
Tabl. 20 : Paramètres statistiques de la série pluviométrique d’El Haçaïba.
Moyenne (mm)
Ecart type
Coefficient de
variation Droite d’Henry
83 Tabl. 21: Pluies annuelles fréquentielles à la station El Haçaïba.
Fig. 45 : Ajustement d’une loi Normal aux pluies annuelles d’El Haçaïba. 4. Pluie journalière maximale et pluie de courte durée
Les lois statistiques testées sur l’échantillon de pluie journalière maximale de la station El Haçaïba sont les lois de Galton (1879) et Gumbel (1954). L’ajustement par la loi de Gumbel représente mieux la répartition des valeurs observées (fig. 46).
A noter que les caractéristiques statistiques de la série et la droite d’ajustement permettant l’estimation des quantiles des différentes fréquences sont :
Taille de la série (N) = 45 ; Pluie journalière maximale moyenne (P ): 33,1 Ecart type (σ) = j
11,7 mm ; Coefficient de variation (CV)= 0,35.
: Pluie journalière de fréquence donnée.
Saison Humide Médiane Sèche
Période de retour (an) 10 50 100 2 10 50 100
Fréquence (%) 90 98 99 50 10 2 1
84 Fig. 46 : Ajustement de la loi de Gumbel aux pluies journalières observées
à la station d’El Haçaïba.
Par ailleurs, les précipitations maximales de durée sont calculées par la relation suivant :
: Pluie fréquentielle de durée de temps de concentration, : Pluie maximale journalière de fréquence donnée,
: Temps de concentration ( = 16,5 heures pour BV la Haute Mekerra)
: Exposant climatique (pour la station d’El Haçaïba : = 0,32 selon Body (1985))
Les maximales journalières fréquentielles et les pluies de temps de concentration, ainsi que les intensités maximales correspondantes au bassin versant de la Haute Mekerra sont données au (tabl. 22).
Tabl. 22: Pluies fréquentielle et intensité maximale de durée de retour.
Fréquence au non dépassement (%) 90 99 99,9 99,99
Temps de retour (an) 10 100 1000 10000
Pluie maximale journalière (mm) 49,0 71,3 93,2 115,0
Pluie fréquentielle durée temps de concentration (mm) 43,5 63,3 82,7 102,0 Intensité maximale durée temps de concentration
85
III. ETUDE DES TEMPERATURES
La température de l’air est un élément très important qui conditionne en interaction avec d’autres facteurs climatiques (précipitations, insolation et le vent) le phénomène d’évapotranspiration et de déficit d’écoulement annuel et saisonnier.
Dans le présent travail, nous n’avons pu disposer que des données de températures moyennes mensuelles et annuelles (sur une période 1987 – 2007, soit 21 années d’observations) de trois stations (Ras el Ma, El Haçaïba, Sidi Ali Benyoub) représentatives du bassin versant de la Haute Mekerra, avec les minimas et les maximas. Les températures marquent un contraste important entre l’hiver et l’été: les hivers sont frais (de 7,8 à 9°C) et les été chauds (de 20,4 à 23,4°C) (tabl. 23 et fig. 47). L’amplitude thermique annuelle qui est définie comme étant la différence entre la température du mois le plus chaud et du mois le plus froid, évolue du Nord au Sud.
T°C S O N D J F M A M J JT AT Année R as el Ma Min 15 10 5 2 2 2 4 6 9 13 17 17 8,5 Max 29 23 16 12 11 13 15 19 24 29 35 35 21,8 Moy. 22 16,5 10,5 7 6,5 7,5 9,5 12,5 16,5 21 26 26 15,2 Amplitude 19,5 El Haça ïba Min 14 11 7 4 3 3 5 6 9 13 16 17 9,0 Max 30 24 19 16 15 16 18 20 25 29 34 35 23,4 Moy. 22 17,5 13 10 9 9 11,5 13 17 21 25 26 16,2 Amplitude 17 Sidi A li B enyoub Min 13 9 6 2 1 3 4 6 8 12 14 15 7,8 Max 28 21 16 13 13 15 16 20 22 27 32 32 20,4 Moy. 20,5 15 11 7,5 7 9 10 13 15 19,5 23 23,5 14,1 Amplitude 16,5
Tabl. 23 : Températures moyennes mensuelles et annuelles dans la Haute Mekerra. A la station de Ras el Ma située dans la partie amont du bassin versant de la Haute Mekerra, la température moyenne interannuelle étant de 20,4°C. A l’échelle mensuelle, les mois de juillet et d'août connaissent les plus hautes températures de l'année soit 26°C. Les mois de décembre et janvier sont les mois les plus frais avec des moyennes respectives de 7 et 6,5°C.
A la station d’El Haçaïba qui occupe une position centrale dans le bassin versant, la moyenne des minimas est de 9,0°C avec une température minimale absolue de – 2°C observée au mois de janvier. La moyenne des maximas est de 23,4 °C, avec une température maximale absolue de 47,7 °C observé au mois de juillet. Ceci est dû à l’influence continentale venant du Sud (Sirroco).
86 Fig. 47: Variation spatio-temporelle des températures moyennes mensuelles
dans le bassin versant de la Haute Mekerra.
A Sidi Ali Benyoub, située à la limite Nord du bassin versant, la température moyenne interannuelle est de 14,1°C. Les amplitudes entre les valeurs des minimas et maximas sont assez importantes. Elles oscillent en général entre 10 et 18°C. Les d’amplitudes les plus élevées sont enregistrées aux mois de juillet et août avec des valeurs respectives de 17 et 18°C. La température moyenne à l’échelle du bassin versant est de 15,2°C (tabl. 24). En terme fluctuation saisonnière, les températures varient entre 7.5°C au mois de janvier, généralement accentuées, par la proximité des effets continentaux et 25.2°C aux mois de juillet et août, dont les entrées sahariennes envahissent pratiquement l’ensemble de la région en été (fig. 48).
De novembre à avril, la température moyenne mensuelle varie entre 7,5 °C et 12,8 °C donc toujours inférieur à la moyenne annuelle. Par contre, de mai à octobre, elle varie entre 16,2 °C et 25,2 °C, valeurs supérieures à la moyenne annuelle.
S O N D J F M A M J Jt. A Année
Minima 14.0 10.0 6.0 2.7 2.0 2.7 4.3 6.0 8.7 12.7 15.7 16.3 8.4
Maxima 29.0 22.7 17.0 13.7 13.0 14.7 16.3 19.7 23.7 25.0 33.7 34.0 21.9
Moy. 21.5 16.3 11.5 8.2 7.5 8.5 10.3 12.8 16.2 18.8 24.7 25.2 15.2
Amplitude 17,7
87 Fig. 48: Variation de la température moyenne du Bassin versant de la Haute Mekerra.
IV. RELATION TEMPERATURES-PRECIPITATIONS A. Degré d'aridité (Indice de De Martonne)
Pour définir le climat d'un bassin versant et évaluer son degré d'aridité, on fait appel à plusieurs indices. L’indice le plus utilisé est celui de De Martonne (1942) qui se note :
Avec : P : hauteur annuelle des précipitations (en mm) ; T : Température moyenne annuelle (°C).
Suivant les valeurs de (I), De Martonne a établi la classification suivante :
I < 5 : climat hyperaride 5< I < 7,5 : climat désertique 7,5 < I < 10 : climat steppique 10 < I < 20 : climat semi-aride 20 < I < 30 : climat tempéré.
Avec un I = 19,3 d’après la classification de De Martonne, le bassin versant de la Haute Mekerra correspond à un climat type semi aride (fig. 49).
Certains auteurs ont mis en évidence un indice d'aridité mensuel qui pourrait situer l'aridité dans l'année:
88 Fig. 49 : Indice climatique de De Martonne du bassin de la Haute Mekerra.
Les résultats du calcul de cet indice mensuel à l'échelle du bassin versant de la haute Mekerra sont illustrés dans le tableau 25 (fig. 50). Les valeurs de cet indice indiquent que:
-les mois de juin, juillet et août forment une saison "aride" avec une sévérité accentuée au mois de juillet dans lequel la température enregistre 24,7 °C ;
-le mois de septembre, avec un indice égal à 7,7 est considéré comme un mois steppique à tendance semi-aride puisque la pluie y est plus abondante par rapport à ce qu'on a noté en juin, juillet et août.
Tabl. 25: Valeur de l'indice d'aridité mensuelle.
S O N D J F M A M J Jt. A
T (°C) 21.5 16.3 11.5 8.2 7.5 8.5 10.3 12.8 16.2 18.8 24.7 25.2
P (mm) 20.1 29.8 35.7 34.1 32.6 29.7 37.3 42.1 29.3 11.5 3.7 7.4
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