Republique Algerienne Democratique Et Populaire Ministere De L’Enseignement Superieur Et De La Recherche Scientifique Universite D’Oran
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N° d’ordre REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE D’ORAN THESE Présentée à la faculté des Sciences de la terre, de Géographie et l’’Aménagement du Territoire, Pour l’obtention du diplôme de Docteur d’Etat (Option : Hydrogéologie) Source Ain Taga Titre : Monts de Tlemcen Impacts de la sécheresse sur le régime des écoulements souterrains dans les massifs calcaires de l’Ouest Algérien " Monts de Tlemcen - Saida" Par Abdelkader KHALDI Soutenue le 21/05/2005 devant la commission d’examen : Président : M. MAHBOUBI Professeur , Faculté des Sciences de la Terre Université d’Oran Rapporteur M. BESSEDIK Professeur, Faculté des Sciences de la Terre Université d’Oran Examinateurs : J. MANIA Professeur, Ecole polytechnique Universitaire de Lille L. DJABRI Professeur, Faculté des Sciences Université Badji Mokhtar Annaba P. HUBERT Maître de Recherche, Ecole des Mines de Paris Invité A. HANI Maître de Conférence, Faculté des Sciences Université Badji Mokhtar Annaba AVANT – PROPOS Ce mémoire n’aurait jamais vu le jour sans le concours et les encouragements d’innombrables amis enseignants et professeurs ne pourrai tous les citer, mais je voudrais leurs exprimer collectivement toutes ma, reconnaissance. J’espère qu’ils trouveront dans ce mémoire la justification de leurs efforts. Le travail présenté doit beaucoup aux conseils de Monsieur le professeur Mostefa BESSEDIK, qui ma fait bénéficié de sa compétence, je le remercie pour ses conseil et pour sa lecture attentive du manuscrit malgré son emploi du temps très chargé. Je voudrais surtout le remercier pour l’esprit de tolérance avec lequel il a dirigé ce travail. Je tiens aussi à exprimer mes sincères remerciements à Monsieur Mohamed MAHBOUBI , Professeur ; président du comité scientifique du département des Sciences de la Terre, pour ses précieux conseils et pour l’intérêt qu’il a porté pour l’aboutissement de ce travail et d’avoir accepté de présider ce jury. Mes vifs remerciements s’adressent, plus particulièrement, à Monsieur Jackie MANIA, Professeur à l’école polytechnique universitaire de Lille (France) et à Monsieur Pierre Jean Yves HUBERT, Directeur de Recherche à l’école des mines de Paris (France) et secrétaire général de l’association internationale des sciences hydrologiques, pour l’intérêt qu’il ont porté à mes recherches et pour avoir accepté sans hésitation, et malgré leurs lourdes charges, de juger ce travail. Je ne saurai comment remercier monsieur DJABRI Larbi professeur à l’université Badji Mokhtar de Annaba, pour l’intérêt qui’ il a porté à ce travail, qui m’a toujours demandé « et alors c’est pour bientôt ? » C’est fait Monsieur DJABRI et merci d’avoir accepté d’évaluer ce travail. Mes remerciements vont également à Monsieur Azzedine HANI maître de conférence à l’université Badji Mokhtar de Annaba pour l’attention qu’il a toujours manifesté à mon égard et d’avoir accepté de juger ce travail. Mes vifs remerciements s’adressent également à Monsieur Khelladi. MEDERBAL, Directeur du LRSBG et professeur au Centre Universitaire de Mascara, pour ses encouragements, ses conseils et ses fameuses boutades qui aboutissent toujours au relèvement sensible du moral. Je remercie Melle DJAFRI Fatiha, professeur à l’université qui s’est toujours portée volontaire pour me fournir l’aide demandée. Je tiens a remercie Monsieur HOUARI Omar, pour l’aide et le soins qu’il a apporté à la mise en forme de ce document. En plus de mes lourdes taches administratives, réaliser une telle étude demande beaucoup de temps, et ce temps, je l’ai pris sur celui que j’aurais peut-être dû consacrer à ma famille. Nacera, Amina, Bouchra, Mohamed et Zouheir qui ont supporté jusqu’au bout, sans trop de récriminations mes absences fréquentes. J’espère qu’elles n’ont pas eu trop à souffrir de mon manque de disponibilité. Ce travail est un peu le leur. SOMMAIRE AVANT PROPOS INTRODUCTION GENERALE 1 1. Problématique et stratégie d’étude 2 PRESENTATION DE LA REGION D’ETUDE 5 1. Situation géographique 5 2. Bassin versant la Tafna 5 3. Bassin versant de la Macta 5 PARTIE I : ETUDE DE LA SECHERESSE Chapitre I : CARACTERISATION DE LA SECHERESSE 8 I.1. Les changements climatiques 09 1.1.1. Introduction 09 1.1.2. Le climat et le temps 09 1.1.3. Le système climatique 09 1.1.4. La variabilité climatique 09 1.1.5. Changements climatiques 09 1.1.6. Prévision du changement climatique 10 1.1.7. Les causes du changement à l'échelle du globe 10 1.1.7.1. Les causes naturelles susceptibles d’affecter le climat 10 1.1.7.2. Les causes artificielles 11 1.1.8. Quelques scénarios envisagés dans cet axe 11 1.1.9. Les conséquences du réchauffement 12 1.1.10. Impact du changement climatique sur l’agriculture 12 1.1.10.1 .Extrêmes climatiques 13 1.1.10.2. Réduction de l’eau disponible du sol 13 I.2. la sécheresse 13 1.2.1. Définition de la sécheresse 13 1.2.1.1. En agriculture 13 1.2.1.2. En météorologie 13 1.2.1.3. En hydrologie 13 1.2.2. Les indices de la sécheresse 14 1.2.2.1. Indice de l'écart à la moyenne (Em) 14 1.2.2.2. Indice de pluviosité (Ip) 14 1.2.2.3. Rapport à la normale des précipitations (RN) 14 1.2.3. Indices de sévérité de la sécheresse 15 1.2.3.1. Indice de sévérité de la sécheresse de Palmer 15 1.2.3.2. Indice standardisé de précipitation 15 1.2.3.3. Méthode des quintiles et des terciles 15 1.2.3.4. Distribution selon les déciles 16 1.2.4. Sécheresse et aridité 16 1.2.4.1. Les indices de l’aridité 16 1.2.5. La désertification 17 1.2.6. Les causes de la sécheresse 18 1.2.6.1. Le phénomène ENSO 18 1.2.6.2. L’oscillation nord atlantique (ONA) 19 1.2.7. L’impact de la sécheresse 19 1.2.7.1. Problème d’approvisionnement en eau 19 1.2.7.2. La surexploitation des aquifères 19 1.2.7.3. Effets sur le sol 20 1.2.7.4. Impact sur le secteur agricole et l’élevage 20 1.2.7.5. Impact sur la santé humaine 20 1.2.8. La sécheresse en Algérie 20 CHAPITRE 2: ETUDE D’HOMOGENEITE DES DONNEES 21 2.1. Introduction 21 2.2. Contrôle des données 21 2.3. Choix des stations 23 2.3.1. Choix de la période d’étude 23 2.3.2. Critique visuelle des données disponibles 24 2.3.3. Estimation des données manquantes 24 2.4. Etude d’homogénéité des séries 25 CHAPITRE 3 : ETUDE DE LA REGIONALISATION 31 3.1. Introduction 31 3.2. Méthode de l’A.C.P 31 3.2.1. Principe de la méthode 31 3.2.2. Description de la méthode 31 3.2.2.1. Calcul de la matrice variance - covariance 32 3.2.2.2. Détermination des composantes principales 32 3.2.2.3. Corrélation entre les variables d’ origine et les composantes 33 3.2.3. Nombre d’axe à retenir 33 3.2.4. L’A.C.P sans rotation 33 3.2.5. L’A.C.P avec rotation 33 3.3. Analyses des résultats 33 3.3.1. L’A.C.P sans rotation 34 3.3.2. L’A.C.P avec rotation Varimax 37 CHAPITRE 4 : ETUDE DE LA SECHERESSE 40 4.1. Variabilité inter-annuelle des pluies 40 4.2. Etude de la tendance climatique 41 4.3. Etude de la variabilité intra-annuelle 43 4.3.1. Les précipitations mensuelles 44 4.3.2. La variabilité saisonnière 45 4.4. Etude de la sévérité de la sécheresse 47 4.4.1. Test de normalité 48 4.4.2. La méthode des quintiles 49 4.4.3. Méthode des terciles 51 CHAPITRE 5 : RELATION ENTRE LA PLUVIOMETRIE DANS L’OUEST ALGERIEN ET L’OSCILLATION NORD-ATLANTIQUE. 52 5.1. Introduction 52 5.2. L’origine et la variabilité de l’oscillation nord-atlantique 54 5.3. Etude de la relation entre la pluviométrie sur l’Ouest Algérien et l’indice ONA 54 5.3.1. Les corrélations 54 5.3.2. Les tableaux de contingences 55 5. 3.2.1. Choix des intervalles 57 CHAPITRE 6 : ETUDE DES SEQUENCES 59 6.1. Introduction 59 6.2. Modèle Markovien d’ordre 1 59 6.3. Application du modèle sur nos stations 60 6.3.1. Séquences pluvieuses 60 6.3.2. Application aux séquences sèches 61 6.3.3. Ajustement des séquences 62 PARTIE II : ETUDE DU SIGNAL PLUIE CHAPITRE 1 : EVOLUTION DES REGIMES PLUVIOMETRIQUES 65 I-1. Collecte des données 65 I-1-1 Choix des stations 65 I-2. Critiques des données 65 I-2-1 Détection des anomalies 66 I-2-1-1 Méthodes analytiques 66 I-2-1-2 Méthodes graphiques 67 I-3. Choix d’un modèle statistique 69 1.4. Etude de la variabilité pluviométrique 71 1.4.1. Caractéristiques statistiques des pluies annuelles 71 1.4.2. Evolution des totaux pluviométriques annuels 73 1.4.3. Evolution des totaux pluviométriques printaniers et hivernaux... 74 1.5.3.1. La moyenne mobile 74 1.5.3.2. La méthode des écarts à la moyenne 74 CHAPITRE. 2. APPROCHES ET ANALYSES DES SERIES PLUVIOMETRIQUES 76 2.1 Considérations théoriques 76 2.1.1. Rappels sur les principes des tests statistique 76 2.1.2. Caractère aléatoire des séries d’observations 78 2.1.2.1.