Implémentation du modèle WEAP dan le bassin de la Tafna

Implémentation du modèle WEAP dan le bassin de la Tafna

Dans le bassin versant de la Tafna la question de l’eau, que ce soit dans les domaines de la mobilisation et/ou de l’utilisation, a constitué l’objet d’un nombre très considérable de travaux scientifiques. De ces travaux, il en sort, en général, que la région en question – il n’en demeure pas moins pour l’ensemble de notre pays, avec une dotation annuelle de 430 m3 /habitant en 2020- souffre et souffrira plus d’un stress hydrique aigu. Il faut reconnaître que les limites des ressources en eau ont été, à plusieurs reprises atteint mais ceci, n’exclut pas l’idée, qu’il reste des progrès à faire au niveau des différentes étapes de la gestion, pour garantir au système de production et de distribution de l’eau une fiabilité et une sécurité renforcée.

Devant une telle conjoncture, nous nous interrogeons sur les mesures qui seront examinées par l’ensemble des acteurs afin de trouver des solutions durables et efficaces, à court, à moyen et à long terme (Bessedik M., 2011). C’est dans ce contexte que s’inscrit notre étude de la question de l’offre et de la demande en eau dans le bassin versant de la Tafna, dans un objectif de garantir un approvisionnement équitable pour les différents usagers.

Cette situation de stress hydrique est liée à la faiblesse de la ressource, aggravée par la sécheresse, impliquera ipso facto des conflits sérieux entre les différents utilisateurs qui nécessiteront immanquablement des arbitrages malaisés par les pouvoirs publics, et ce d’autant que les besoins en eau potable (AEP) seront multipliés par 2,5 environ en vingt-cinq ans et qu’ils représenteront pratiquement 40 % des ressources mobilisables vers l‘an 2025. Le 21ème siècle s’annonce sous le signe d‘une aggravation des pénuries d’eau, particulièrement dans notre région d’étude, en dépit du recours à d‘autres formes de mobilisation de l‘eau (Daifallah T., 2017).

L’enjeu consiste ainsi, aujourd’hui, à accélérer d’introduire la gestion intégrée des ressources en eau dans les politiques de l’eau, de l’environnement et améliorer les stratégies de développement durable et « plans d’efficience » (ou plans d’utilisation rationnelle des ressources en eau) dont le principe a été retenu au Sommet de Johannesburg (2002) (Thivet G., & Blinda M., 2008).

Présentation de la zone d’étude

Historiquement, la rivière a donné son nom au traité de la Tafna signé le 30 mai 1837 entre l’émir Abdelkader et Bugeaud. Au XI siècle, Al-Bakri affirmait que la Tafna était navigable, elle recevait de petits navires qui la remontent jusqu’à la ville de l’ancienne Siga, capitale du roi berbère Syphax située à 4 km de l’embouchure de la Tafna. De même, le géographe, Mac Carthy, mentionne qu’en 1850 des pêcheurs espagnols remontaient la rivière. La Tafna aurait pu être une rivière comme tant d’autres (Zenasni M., 2008).

Le bassin de la Tafna a fait l’objet de nombreux travaux qui ont porté sur sa géologie (Benest, 1987) sur son contexte climatologique (Dekkiche, 2004 ; Khaldi, 2005) et sur son contexte hydrologique de ses cours d’eau (Bouanani, 2004). La Tafna surnommé jadis « le château d’eau de l’Ouest Algérien » est considérée comme l’un des bassins les plus importants dans le territoire algérien. C’est un pourvoyeur important de ressources hydriques pour la région Ouest, il alimente non seulement les régions du bassin versant mais aussi d’autres régions par le biais d’aménagement comme le transport inter bassin. Il appartient au bassin hydrographique Oranie Chott Chergui selon la structuration des unités hydrologiques en Algérie (Mami A. et Yebdri D., 2015). Le bassin versant de la Tafna subvenait aux besoins en eau pour les diverses utilisations de plus de 2 millions de personnes. Ce bassin, doté de 5 barrages d’une capacité globale de 385 Hm3 , et cumule depuis le milieu des années soixante-dix un déficit pluviométrique estimé à environ 25 %. Cette diminution de la pluviosité a engendré une baisse sans cesse croissante des ressources en eau superficielles et souterraines de la région en question (Ghenim A. et Megnounif A, 2013).

Contexte géographique

Position géographique
Le bassin versant de la Tafna situé au nord-ouest du territoire algérien. La superficie de la partie de ce bassin se trouvant dans le territoire algérien est de 5 340 km2 . Y compris la surface située à l’intérieur du territoire marocain (1905 km2 ), donc la superficie totale est de 7 245 km2 . Il figure parmi les bassins de l’Oranie-Chott-Chergui et s’étend entre la latitude 34°47 et 35°10 et la longitude 2°14 Ouest et 0°50 Est. Il porte le code 16 parmi les 17 bassins de l’Algérie (Bemmoussat A., 2012) et (Bakreti A., 2014).

Plan administratif
Le bassin versant de la Tafna occupe 65% de la wilaya de Tlemcen (Babalé Mallam Sani I., 2017) (36 communes sur un total de 53 communes que compte la wilaya) ; une partie de la wilaya d’Ain Témouchent (3/28 communes de la wilaya) (Morsli S., 2018), une partie se trouve dans le territoire Marocain, englobant une superficie de 1950 km2 (Saci D., 2008). Globalement, le bassin versant peut-être subdiviser en trois grandes parties (Ouici F Z., 2018) :
• Partie orientale avec comme principaux affluents l’oued Isser et l’oued Sikkak),
• Partie occidentale comprenant la Haute Tafna (oued Sebdou et oued Khemis) et l’oued Mouilah,
• Partie septentrionale : qui débute pratiquement du village Tafna et s‘étend jusqu’à la plage de Rachgoune, embouchure de la Tafna sur la mer. Les oueds Boukiou, Boumessaoud et Zitoun sont les principaux affluents de cette partie. Les plaines du bassin de la Tafna s’étendent aux pieds des monts de Tlemcen en avant des massifs de Traras et du Tessala, elles sont entourées de massifs aux reliefs élevés dessinant un édifice régulier formé essentiellement de terrains mésozoïques et cénozoïques (Adjim H, 2003).

Morphologie

La réponse d’un bassin versant à des précipitations dépend d’un nombre important de paramètres. Parmi lesquels, certains sont difficilement quantifiables comme ceux se rapportant, à la couverture végétale, etc. Par contre, d’autres paramètres ont l’avantage de se prêter à une analyse quantifiée. Ce sont les paramètres morphométriques (forme, altitude, pente du relief, etc.) qui influencent fortement la réponse hydrologique d’un bassin versant et notamment le régime des écoulements en période de crue ou d’étiage. Il est donc intéressant de quantifier ces paramètres par des termes simples qui permettront la schématisation du bassin versant. Dans ce qui suit, on expose sommairement les principaux paramètres d’ordre morphométrique, de relief et hydrographique qui permettent de caractériser le bassin versant de la Tafna. Rappelons que ce dernier s’étend sur la wilaya de Tlemcen en se prolongeant vers le royaume du Maroc (Zenasni S., 2013).

Paramètres de forme
Le diagnostic physico-géographique, première étape de la connaissance des bassins versants, permet de caractériser les principaux facteurs naturels intervenant dans les processus de l’écoulement superficiel : facteurs orographiques, morphologiques, lithologiques, climatiques et biogéographiques (Baba Hamed K. et Bouanani A., 2016). Le bassin versant de la Tafna s’étend sur la wilaya de Tlemcen et se prolonge vers le royaume du Maroc (Babalé Mallam Sani I., 2017) avec :
• Une superficie (A) de 7245 Km2
• Un périmètre (P) s’étend sur 354,8 Km

L’altitude
Dans le bassin versant de la Tafna, l’altitude présente aussi des variations de l’amont à l’aval, elle est maximale au niveau de la source (Ghar Boumaaza) ou elle est de 1090 m et de 1020 m en amont d’oued Khemis. Elle est entre 350 m et 600 m au niveau de barrage de Beni Bahdel et oued Mouilah. Elle décroît jusqu’à 245m à l’oued de Sikkak et 80m à l’oued de Isser. La valeur de l’altitude continue à diminuer jusqu’à ce qu’elle atteigne 1m au niveau de l’estuaire de Rachgoun (Rahmi A., 2014).

La pente
Les plaines sont caractérisées par des pentes faibles de l’ordre de 0 à 3% par contre les zones montagneuses ont des pentes fortes (> 25%). Dans le bassin versant de la Tafna, la pente est variable de l’amont à l’aval. Elle est faible au niveau de la source puisque c’est un plateau (Ghar Boumaaza), puis elle devient importante à partir de la ville de Sebdou, la haute Tafna, jusqu’au barrage de Beni Bahdel ou la pente est supérieur à 25%. En aval la moyenne Tafna continue de présenter une pente moyenne qui devient de plus en plus faible. La pente diminue au fur et à mesure jusqu’à l’embouchure au niveau de Rachgoun ou elle devient très faible voire nulle (Rahmi A., 2014).

Géologie du bassin

La connaissance de la géologie d’un bassin versant s’avère importante pour cerner l’influence des caractéristiques physiographiques. La géologie du substratum influe non seulement sur l’écoulement de l’eau souterraine mais également sur le ruissellement de surface. Dans ce dernier cas, les caractères géologiques principaux à considérer sont la lithologie (nature de la roche mère) et la structure tectonique du substratum (Araf A., 2012). Les matériaux géologiques se composent de formations meubles (sables, argiles, marnes) ou de formations consolidées (grés, calcaires, dolomies…,) (Araf A., 2012). La géologie du bassin de la Tafna a été étudiée dans une série de travaux qui ont débuté par les travaux de Gentil (1903) et ont continué avec Elmi (1972), Benest (1986), Collignon (1986 et 1993),… Ces travaux ont contribué à l’identification des grands ensembles stratigraphiques avec lesquels il a été possible de retracer l’histoire géologique de la région ainsi que sa structure. Le bassin de la Tafna est caractérisé par l’abondance de deux faciès, le premier carbonaté d’âge secondaire dominant le secteur d’étude et le second marneux du Miocène moins abondant (Benest, 1986). La série stratigraphique du bassin de la Tafna a été étudiée par plusieurs auteurs et reprise dans plusieurs travaux : Elmi (1972), Mekahli (1988) (Bakreti A., 2014),… Dans les paragraphes suivants nous allons présenter un résumé non exhaustif des principaux affleurements qui caractérisent la géologie de la Tafna.

Le grand bassin de la Tafna est caractérisé par une géologie très complexe et qualifiée de grande tectonique. L’évolution des terrains rencontrés va du Primaire au Plio-Quaternaire (Bouanani A., 2004).
a) Le primaire :
Il affleure dans le bassin de l’Oued Mouilah au niveau des Monts de Ghar-Roubane à l’Ouest et les monts de Fellaoucène à l’Est. Il est caractérisé par la présence d’une formation schistoquartzite d’âge silurien à dévonien. Il s’agit de formations fortement plissées recouvrant une grande surface (Dehni A. et al., 2015).
b) Le secondaire :
Il forme l’essentiel des monts de Tlemcen. La série litho stratigraphique est représentée par (Araf A., 2012):
• Le trias : Localisé essentiellement au Nord d’Aïn Tellout et au niveau de Béni- Bahdel et à l’Est dans le bassin d’Oued Mouilah ;
• Le jurassique : Composé du jurassique inférieur et moyen et qui apparaissent au niveau de Ghar-Roubane. On le trouve aussi au niveau des argiles de Saïda. Le jurassique supérieur est représenté par les calcaires de Zarifet, de lato, les dolomies de Tlemcen, de Terny et finalement les marno-calcaires d’Ouled Mimoun, Raourai et Hariga ;
• Le crétacé : Représenté par la série du crétacé inférieur formant les argiles d’Ouled Mimoun et Sebdou, les argiles de Lamoricière et les grés de Berthelot.
c) Le tertiaire : Il comporte (Araf A., 2012) :
• L’éocène : une formation affleurant dans la vallée de l’Oued Isser, près de la confluence avec l’Oued Tafna au niveau du massif de Sebâa Chioukh. Elle est constituée de grés siliceux, jaune à rougeâtre avec des marnes argileuses verdâtres ;
• Le miocène inférieur : formé d’éléments calcaires dolomitiques à ciment calcairogréseux, très résistants. Le Miocène inférieur affleure surtout de part et d’autre de la Tafna, essentiellement, entre la vallée de l’Oued Zitoune et le Djebel Fellaoucène ;
• Miocène moyen : Il est constitué essentiellement par une épaisse série d’argiles marneuses grises ou bleutées, bien représenté à 4 Km à l’Est de Hammam Boughrara ;
• Miocène supérieur : formé par des dépôts de grès durs, jaunes d’or ou citron. Il affleure entre Tlemcen et Remchi, dans Sikkak, directement sur le Jurassique ; comme c’est le cas au Nord et au Sud de la plaine de Maghnia dans le bassin du Mouilah.
d) Le plio-quaternaire : Il s’agit d’une série complexe de dépôts discontinus formés d’éléments hétérométriques et hétérogènes. Les facies suivants sont rencontrés (Araf A., 2012) :
• Les travertins villafranchiens situés en bordure des monts de Tlemcen ;
• Les limons, sables et graviers récents qui s’étendent entre Oued Mehaguène et Chaâbet El Arneb au Nord Est de la frontière algéro-marocaine ;
• Des marnes avec peu ou pas de galets, plus ou moins tufeuses, parfois très paisses surtout au niveau du bassin de l’Oued Mouilah ;
• Des anciennes alluvions allant des marnes alluvionnaires verdâtres aux galets en passant par les limons et les graviers au niveau des oueds principaux du bassin.

Hydro-climatologie du bassin

Les conditions climatiques du bassin jouent un rôle capital dans le comportement hydrologique des cours d’eau. Les facteurs qui déterminent le climat sont : La précipitation avec sa distribution dans le temps et dans l’espace, l’humidité, la température le vent qui a une influence sur l’évaporation et la transpiration. Le climat de l’Atlas Tellien présentera donc tous les degrés intermédiaires entre un climat de montagne pluvieux, froid à amplitude thermique relativement faible avec chutes de neige et un climat de plaines plus sec relativement chaud et à forts écarts thermiques (Iratni N., 2014).

Conclusion générale 

Ce travail avait pour objectif l’étude prospective de la balance offre-demande en eau dans le bassin de la Tafna (Nord-Ouest Algérien). Ce bassin présente une structure hydrique vaste en termes de potentialités et d’ouvrages qui lui ont valu le surnom « Laboratoire à ciel ouvert ». Le logiciel WEAP est utilisé pour avoir un plan de gestion intégrée entre les ressources en eau, l’évaluation des différents besoins (domestiques, industriels) afin de pouvoir prétendre une bonne décision. Ce logiciel offre une vision large sur l’introduction de plusieurs intervenants future (stress hydrique, augmentation du niveau de vie…etc.) mettant en évidence toute prudence dans notre gestion de nos ressources en eau.

Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE
Chapitre I Présentation de la zone d’étude
I.1 Introduction
I.2 Contexte géographique
I.2.1 Position géographique
I.2.1 Plan administratif
• La haute Tafna
• La moyenne Tafna
• la basse Tafna
I.3 Morphologie
I.3.1 Paramètres de forme
I.3.1.1 Coefficient de compacité
I.3.1.2 Rectangle équivalent
I.3.1.3 L’altitude
I.3.1.4 La pente
CARACTÉRISTIQUES DU RELIEF
I.4 Géologie du bassin
a) Le primaire
b) Le secondaire
c) Le tertiaire
d) Le plio-quaternaire
I.5 Hydro-climatologie du bassin
I.5.1 Pluviométrie du bassin
I.5.1.1 Précipitations annuelles
I.5.1.2 Précipitations mensuelles
I.5.1.3 Précipitations saisonnières
I.5.2 Températures
I.5.3 Etude hydrométrique
I.5.3.1 Débits annuels
I.5.3.2 Débits moyens mensuels
I.5.4 Evaporation potentielle et bilan hydrologique
I.5.5 Indice d’aridité annuel de De Martonne
I.6 Hydrographie
I.6.1 Réseau hydrographique
I.6.2 Sous-bassins
I.7 Sol et végétation
I.8 Ressources en eau dans la Tafna
I.8.1 Ressources conventionnelles
I.8.1.1 Ressources souterraines
I.8.1.2 Ressources superficielles
I.8.2 Ressources non conventionnelles
I.8.2.1 Dessalement de l’eau de mer
I.8.2.2 Epuration des eaux usées
I.8.3 Bilan hydrique
I.8.4 Transferts entrants et sortants dans le bassin de la Tafna
I.9 Calcul des besoins en eau
I.9.1 Besoins domestique
I.9.1.1 Aperçu sur la population
I.9.1.2 Calcul des besoins
I.9.2 Besoins agricole
I.9.3 Besoins industriels
I.10 Conclusion
Chapitre II La modélisation et la gestion des ressources en eau
II.1. Introduction
II.2. Les outils numériques d’aide à la prise de décision
II.2.1. Modèles mathématiques
II.2.2. Systèmes d’informations géographiques (SIG)
II.2.3. Systèmes experts (SE)
II.2.4. Systèmes d’aide à la prise de décision (SAD)
II.3. Utilisation opérationnelle des technologies numériques
II.3.1. Contraintes technologiques
II.3.2. Contraintes liées aux données
II.3.3. Contraintes organisationnelles et humaines
II.4. Démarche souhaitée pour faciliter l’utilisation des technologies numériques dans la
prise de décision
II.5. Exemples des différentes modèles hydrologiques et de la gestion des ressources en eau
II.5.1. Le modèle SWAT
II.5.1.1. Présentation du Modèle
II.5.1.1. Application du modèle
II.5.2. Mike Basin
II.5.2.1. Description
II.5.2.2. Applications de ce logiciel
II.5.2.3. Avantages de Mike Basin
II.5.3. MULINO
II.5.4. HyD2002
II.5.4.1 Caractéristiques techniques
II.5.5 STRATEAU
II.5.5.1 Description
II.5.5.2 Principales fonctionnalités
II.5.5.3 L’exception de STRATEAU
II.5.6 DSS pour la planification des ressources en eau basée sur l’équilibre environnemental
II.5.6.1 Description
II.5.6.2 Structure du modèle DSS
II.5.7 Le Système d’évaluation et de planification des ressources en eau (WEAP)
II.5.7.1 Description du logiciel
II.5.7.2 Principaux objectifs du logiciel
II.5.7.3 Acquisition du logiciel
II.5.7.4 L’approche WEAP
II.5.7.5 Structure du Logiciel
II.5.7.6 Fonctionnement du modèle WEAP
II.5.7.7 Données nécessaires
II.5 Choix du modèle
II.6 Conclusion
Chapitre III Implémentation du modèle WEAP dan le bassin de la Tafna
III.1 Introduction
III.2 Acquisition de la licence du logiciel WEAP 21
III.3 Collecte des données
III.4 Configuration du modèle WEAP
III.4.1 Cartographie de la zone d’étude
III.4.2 Réglage des paramètres généraux
III.4.3 Création des hypothèses clés et références
III.5 Création des sites de demande
III.5.1 Offre domestiques
III.5.2 Offre Agricole
III.5.3 Offre Industrielle
III.5.4 Variation mensuelle de la consommation de l’eau
III.6 Distribution des ressources
III.7 Priorités d’approvisionnement
III.8 Calibrage du modèle
III.9 Création et analyse des scénarios
III.9.1 Création de scénario de référence
III.9.2 Les résultats du scenario de référence
III.9.3 Scénarios alternatifs proposés
III.9.4 Combinaison des scénarios
III.10 Conclusion
Conclusion générale

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