Soutenance mémoire
Etude du cas d’un bassin versant (OUED BOU-KIOU)
Il est fréquent que des évolutions climatiques engendrent des orages violents, des crues et des inondations. Ces inondations sont considérées comme les formes de risque naturel les plus répandues et les plus dévastatrices dans le monde. D’après les informations de l’International Disaster Database (IDD : la base de données en matière de catastrophes internationales) du Centre de Recherche sur l’Epidémiologie des Désastres (CRED), les inondations représentent 34% des catastrophes enregistrées à l’échelle mondiale entre 1990 et 2007 (Beloulou L, 2008). Le bassin méditerranéen n’échappe pas à cette règle. Selon Menad W (2012) on compte un total de 210 événements hydrométéorologiques intenses, qui ont provoqué plus de 4250 morts et d’immenses dégâts matériels s’élevant à 25 milliards d’euro.
Les évènements les plus catastrophiques observés dans le bassin Méditerranéen sont en grande partie causés par des épisodes météorologiques d’intensité remarquable. Le climat Méditerranéen est connu pour ses épisodes pluvieux de forte intensité et de courte durée. Ce sont des épisodes pluvieux qui résultent de configurations atmosphériques typiques et prévisibles (Chaboureau J-P., Claud C., Cammas J.P., Mascart P., 2001), leur comportement est conditionné par un complexe interactif de plusieurs processus qui, à ce jour, restent mal connus. Ce manque de connaissances peut expliquer les défaillances souvent relevées au niveau des services de prévision météorologique.
GENERALITES SUR LES INONDATIONS
Suite à un événement pluvieux ou fonte de neige, la réponse hydrologique d’un bassin versant se fait par une augmentation du volume des eaux drainées par le cours d’eau. Une crue est dite aussi, un gonflement du cours d’eau. La montée des eaux est généralement brève, alors que la descente est souvent plus lente. L’alternance entre périodes de la montée des eaux et périodes de la descende des eaux est un phénomène biophysique naturel favorable à la présence d’une faune et d’une flore riches et variées. En plus de l’apport en eau douce, les crues ont plusieurs fonctions. Elles permettent l’autocurage du lit du cours d’eau, la régénération de la vie aquatique végétales et animales. Aussi, elles acheminent les matières riches en nutriments et matières organiques qui fertilisent les plaines adjacentes au cours d’eau. Par la dynamique qu’elles installent, les crues ont un rôle sur la géomorphologie des bassins versants, puisqu’elles façonnent d’une manière visible le relief et les paysages.
Lorsqu’une crue déborde de son lieu d’écoulement habituel, il y a inondation prépondérante qui est susceptible de présenter un risque sur les biens et populations riveraines. La partie du territoire submergée par les eaux de la crue représente la plaine inondable, dite aussi vallée alluviale fonctionnelle (Lambert R., Prunet C., 2000).
L’inondation est conditionnée par l’aléa hydrométéorologique. Elle devient un événement préjudiciable lorsqu’elle porte atteinte à la vulnérabilité sociétale. Ainsi, le risque d’inondation dépend de deux paramètres l’aléa hydrométéorologique et la vulnérabilité sociétale qui évoluent dans le temps et dans l’espace. Le risque d’inondation peut être appréhendé comme un phénomène dynamique, limité dans le temps et dans l’espace. Salamon (1997) rapporte que « L’inondation est un phénomène occasionnel qui peut noyer de vastes parties du lit majeur ou de la plaine, à la suite d’une crue particulièrement importante et du débordement des eaux ». Selon Roche (1986) : « il y a inondation lorsque le cours d’eau quitte son chenal bien marqué, généralement appelé lit mineur, pour se répandre dans son lit majeur ». Pour Cosandey (2003), l’inondation inclut tous les phénomènes qui conduisent à une occupation de l’espace terrestre par l’eau.
L’aléa est déterminé selon trois critères classiques : une magnitude (composante énergétique), une probabilité d’occurrence (composante temporelle) et une aire d’impact (composante spatiale) (Beck 2006). Fortement liée à l’aléa météorologique, la réaction hydrologique au sein du bassin-versant est influencée par les facteurs géographiques qui conditionnent la répartition spatio-temporelle des précipitations et modifient les contrastes de température.La vulnérabilité mesure le degré de perte et de dommage causé par un aléa. Elle est étudiée pour une meilleure compréhension de la manifestation de l’aléa sur le territoire (Thouret J.-C., D’Ercole R., 1996). Selon Menad (2012), la vulnérabilité est également assimilée au niveau de conséquences prévisibles d’un phénomène naturel sur les enjeux .
Gestion du risque :
Phases et outils de la gestion des risques :
En général, la gestion des risques se décompose en plusieurs étapes d’analyse et d’action, avec la participation de nombreux acteurs, comme suit :
La prévision : C’est la première étape d’une démarche de gestion des risques. Elle repose sur la modélisation des processus de formation de l’aléa (météorologique et hydrologiques) ainsi que sur les centres de surveillance permanente opérationnels tels les services d’annonce de crues [A.MEG1]et le Réseau de surveillance des radars pluviaux.
L’anticipation : Intervient en préparant les moyens d’intervenir pendant la crise, dès lors que le niveau de l’aléa dépasse un certain seuil critique de probabilité d’occurrence. La gestion de crise : Lorsqu’une zone est exposée à un aléa inhabituel, une bonne gestion peut réduire considérablement les pertes humaines et matérielles. Les interventions majeures sont assurées par les services de la Protection Civile et de l’Armée Nationale Populaire (ANP); en cas de grandes catastrophes en Algérie (Menad, 2012).
La mitigation : Cette phase comprend tous les travaux de réparation ou au moins de réduction des dommages au passage de l’événement qui vient de frapper (nettoyage, déblaiement, construction, etc.).
Le retour d’expérience : Il s’agit de définir un scénario décrivant le déroulement des événements, d’évaluer l’efficacité des interventions en temps de crise, la cohérence entre différents services d’intervention, etc. Le retour d’expérience est réalisé dans le but de retirer des leçons des événements passés et contribuer ainsi à améliorer la qualité des interventions pour des événements futurs.
La prévention : En utilisant les informations fournies par le retour d’expérience, les services compétents créent des dispositifs capables de minimiser les risques encourus.
Gestion du risque de crue et de ruissellement de surface :
La lutte contre les phénomènes de crue et de ruissellement de surface est complexe en raison de la multiplicité des acteurs en jeu (Etat, experts, économistes, financiers, citoyens). Ces acteurs doivent discuter ensemble des aménagements à réaliser, des mesures qui devraient atténuer le risque sans pour autant affecter le développement socio-économique de la ville. En général, les moyens de gestion de crues et de ruissellement de surface peuvent être classés comme mesures structurelles ou non structurelles. Selon le passé du territoire et selon l’idéologie d’intervention (agir soit sur l’aléa soit sur la vulnérabilité et le comportement de la population, ou les deux), l’une ou l’autre de ces mesures est applicable.
Les mesures structurelles :
Des mesures structurelles sont mises en œuvre pour réduire l’aléa de crue et de ruissellement de surface. Compte tenu de l’impossibilité de contrôler l’intensité et la répartition spatio-temporelle de l’événement météorologique, l’aléa ne peut être atténué qu’en modifiant les conditions hydrologiques. Selon l’objectif de la protection requise, ces mesures prennent plusieurs formes :
a) L’augmentation des capacités d’écoulement :
Elles peuvent être soutenues par le cours d’eau. Ceci est souvent assuré par les aménagements fluviaux de type :
• Recalibrage du cours d’eau : Le principe du recalibrage est d’augmenter la débitante du lit mineur en augmentant la section d’écoulement. Ceci peut se faire soit en dilatant le lit, en l’approfondissant ou les deux. Cette technique a été réalisée depuis longtemps dans les zones urbaines et périurbaines et s’accompagne souvent d’endiguements étroits pour réduire la fréquence des inondations.
• Les digues de protection contre les inondations : Les digues de protection contre les inondations sont des structures dont au moins une partie est construite en élévation au-dessus du niveau du terrain naturel et visent à contenir épisodiquement un flux d’eau afin de protéger des zones inondables.
LE RUISSELLEMENT
Formation des précipitations :
Nous appelons « précipitation » toutes les eaux météoriques qui tombent à la surface de la terre sous forme de liquide (bruine, pluie, averse) et solide (neige, grésil, grêle). Les précipitations sont des phénomènes associés aux systèmes nuageux, qui reposent sur des microphysiques des nuages ainsi que sur les mouvements atmosphériques à plus grandes échelles. La formation des précipitations dépend des changements d’état de l’eau présente dans l’atmosphère. La quantité d’eau présente et ses changements d’état sont liés aux mouvements verticaux dans l’atmosphère. Lorsqu’une particule d’air relativement chaud et humide s’élève, les transformations thermodynamiques (dépression, refroidissement …) peuvent entraîner une saturation de l’air et une condensation de la vapeur. Ceci est illustré par l’apparition de gouttelettes d’eau résultant du dépôt de vapeur d’eau initialement autour des fines particules appelées le noyau de condensation, puis sur les gouttelettes déjà formées.
Précipitations convectives :
Elles apparaissent lorsque deux masses d’air de températures différentes entrent en contact, notamment lorsqu’une masse d’air froide recouvre un sol plus chaud ou lorsque les basses couches sont chauffées par la lumière du soleil. L’air de ces basses couches se dilate, devient plus léger et monte sous l’influence de la poussée d’Archimède jusqu’au niveau de la condensation et de la hauteur qui constitue la base du nuage. (Roche M, 1963) et (Sanchez – Diesma R, I.Zawadski et D. Semper –Torres ,1970).
Précipitations orographiques : (oros ; montagne)
Elles se produisent lorsqu’une masse d’air en mouvement franchit une barrière topographique, provoquant ainsi les premiers mouvements ascendants. Le refroidissement induit peut entraîner la formation d’une couverture nuageuse et à des précipitations (Roche.M, 1963).
Précipitations frontales ou de type cyclonique :
Ces précipitations sont engendrées au voisinage des surfaces de contact entre deux masses d’air différentes de température et d’humidité, appelées front. La masse d’air chaud est toujours soulevée en altitude par la masse d’air froid. Suivant que la masse d’air chaud suit ou précède la masse d’air froid, on trouve un front chaud ou froid. Dans le cas d’un front froid, les nuages ont un développement vertical important et les précipitations sont importantes. Dans le cas d’un front chaud, les nuages ont une grande extension horizontale et les précipitations sont moins importantes que le front froid (figure 2.2) (Marc Morel, 1999).
Le sol
Le sol est composé de particules solides à travers lesquels circulent l’eau liquide et l’air . La partie solide est constituée de grains, d’agglomérats et de mottes de terre. En fonction de la compacité, la présence de végétaux, d’animaux, de fissures, le sol sera plus ou moins poreux. En fonction du volume des pores, l’air occupera un volume plus ou moins grand dans un volume de sol donné. La porosité correspond au pourcentage volumique de vide par rapport au volume total de sol (Calvet R., 2003).
Le ruissellement :
Le ruissellement constitue la part de la pluie qui n’est pas absorbée par le sol et ne s’accumule pas à la surface, mais s’écoule dans le sens de la pente, sachant que l’épaisseur de la lame d’eau doit être suffisante pour que les forces de gravité compensent les tensions de surface (Yen. B.C. 1986). Un ruissellement de surface apparait lorsque les flaques d’eau se connectent entre elles et permettent le transfert de l’eau vers l’exutoire. Les mécanismes de ruissellement dépendent de la viscosité, de l’épaisseur de la lame d’eau, des tensions superficielles et de la rugosité de la surface topographique (Menad.W. 2013).
Conclusion
La réponse hydrologique d’un bassin versant à une précipitation est influencée par l’effet combiné de plusieurs facteurs, liés à la quantité et la dynamique de la pluie, l’état antécédent d’humidité du sol et la morphologie du bassin versant. Prétendre évaluer de façon exacte l’effet individuel de chacun de ces paramètres serait utopique. En effet, ces paramètres ne sont pas indépendants et leurs contributions varient d’un cas à un autre. A titre d’exemple, rien que pour l’effet de la pente, les avis des auteurs ne sont pas unanimes. Selon Chaplot V. et Bissonnais Y. L. (2000), le ruissellement augmente avec la pente. Par contre, Poesen (1984), Bryan et Poesen (1989) et Bradford et Huang (1992) ont affirmé une diminution du ruissellement avec la pente dans le cas des sols sensibles à la formation de croûte de battance et à la formation de rigoles.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Généralités sur les inondations
Introduction
1.1. Ampleur des inondations
1.1.1. A l’échelle mondiale
1.1.2. A l’échelle nationale
1.2. Gestion du risque
1.2.1. Phases et outils de la gestion des risques
1.2.2. Gestion du risque de crue et de ruissellement de
surface
1.2.2.1.Les mesures structurelles
1.2.2.2.Les mesures non structurelles
Conclusion
Chapitre II : Le ruissellement
Introduction
2.1. Formation des précipitations
2.1.1. Précipitations convectives
2.1.2 Précipitations orographiques
2.1.3. Précipitations frontales ou de type cyclonique
2.2. Le sol
2.3. Les écoulements et leurs modélisations
2.3.1. L’infiltration
2.3.2. Le ruissellement
2.4. Le coefficient de ruissellement
2.4.1. Les Facteurs exerçant une influence sensible sur le
coefficient de ruissellement
2.4.2. Modélisation du coefficient de ruissellement (CR)
Conclusion
Chapitre III : Les méthodes d’Analyse Multi Critères
Introduction
3.1. Concepts et terminologies
3.1.1 Les acteurs
3.1.2 Les actions
3.1.3 Les objectifs
3.1.4 Les critères (ou les agrégations)
3.2. La problématique de décision
3.2.1. Problématique de choix P.α
3.2.2. Problématique de tri P.β
3.2.3. Problématique de rangement Pγ
3.2.4. Problématique de description P δ
3.3. Méthodes d’analyse multicritère d’aide à la décision
3.3.1. Les méthodes de sur classement
3.3.1.1. Les méthodes ELECTRE
3.3.1.2. Les Méthodes PROMETHEE
3.3.2. Les méthodes de l’approche du critère unique de
synthèse
3.3.2.1. La méthode TOPSIS (Technique for Order
Preference by Similary to Ideal Solution)
3.3.2.2. La méthode SMART (Simple Multi-Attribue
Rating Technique)
3.3.2.3. La méthode MAUT : (Multiple Attribute
Utility Theory)
3.3.2.4. La méthode AHP : (Analytic Hierarchy
Process)
Conclusion
Chapitre IV : La démarche fonctionnelle
Introduction
4.1. Estimation explicite du CR
4.1.1. Modélisation de l’abaque 1
4.1.1.1. Procédure d’estimation des poids P et des
notations N
4.1.1.2. Calcul du CR
4.1.1.3. Validation du modèle théorique
4.1.2. Modélisation de l’abaque 2
4.1.2.1. Procédure d’estimation des poids et des
notations
4.1.2.2. Calcul du CR
4.1.2.3. Validation du modèle théorique
4.2. Application du processus d’analyse hiérarchique (AHP)
4.2.1. Modèle 1
4.2.1.1 Hiérarchisation du problème
4.2.1.2. Comparaison binaire des critères
4.2.1.3. Comparaisons des poids
4.2.2. Modèle 2
4.2.2.1. Hiérarchisation du problème
4.2.2.2. Comparaison binaire des critères
4.2.2.3. Comparaisons des poids
4.2.3. Modèle 3
4.3. Exploitation des résultats
Conclusion
Chapitre V ; Etude du cas d’un bassin versant (OUED BOU-KIOU)
Introduction
5.1. Présentation du cadre général de la zone d’étude
5.1.1. Situation géographique
5.1.2. Paramètres géométriques
5.1.3. Paramètres de relief
5.1.4. La pente
5.1.5. Les précipitations journalières maximales et période de
retour (T)
5.2. Estimation du coefficient de ruissellement
Conclusion
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