REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ECOLE NAT IONALE DESINGENlEURS DE TUNIS DEPARTEMENT DE GE NTE CIVIL PROJETDE FIN D'ETUDES Application du modèle CEQUEAU pour l'estimati n des apports dans le bassin versant de l'oued Merguellil Lac collinaire de Fidh Ben Naceur Cliché' Nôel Guiguen Encadré par: Présenté par. BEN NOSRA Yassine Mme BARGAOm Zoubeida (ENlT) En binôme avec: ELLEUCH Bouda Mr. BOURGES Jacques (!RD) Mr. HABAlEB Hamadi (INAT) Année Universitaire 1998/1999 RÉPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTÈRE DE L'AGRICULTURE INSTITUT NATIONAL AGRONOMIQUE DE TUNISIE DÉPARTEMENT DE GÉNIE RURAL, EAUX ET FORETS Option: Hydraulique et Aménagements Rural PROJETDE FIND'ÉTUDES Application du modèle CEQUEAU pour l'estimation des apports dans le bassin versant de l'oued MerguellH Encadré par: Présenté par ELLEUCH Houda Mme BARGAOUI Zoubeida tENln En Binôme avec: BEN NOSRA Yassine Mr BOURGES Jacques (lRD) Mr HABAIEB Harnadi (IN.-\T) Année Universitaire 199811999 1 1 Dédicaces A mes chers parents, en reconnaissance de leur amour, de leurs sacrifices et de leurs efforts continus. 1 A mon frère et mes sœurs avec tous mes souhaits de bonheur 1 et de réussite. 1 1 1 1 1 1 Avant-propos Ce travail rentre dans le cadre d'un projet de fin d'études d'ingénieur de spécialité Génie Rural Eaux et Forêts, option Hydraulique et Aménagement Rural, à l'Institut National Agronomique de Tunisie (!NAT). Il a pour objectif d'appliquer le modèle CEQUEAU pour l'estimation des apports dans le bassin versant de l'oued Merguellil. Le sujet a été proposé à l'!NAT et à l'ENIT, en vue d'un co-encadrement, par l'IRD­ 1 Tunis (ORSTOM) dans le cadre d'un programme de recherches sur les ressources en eau du bassin du Merguellil et leur utilisation (MERGUSIE), programme mené en collaboration entre 1 le Ministère de J' Agriculture (DGRE, IRESA) et l'IRD. Parvenue au bout de cette étude, il m'est agréable d'adresser mes sincères remerciements à : M. M. HARRABI, Directeur de l'INAT et à travers lui, le corps professoral pour la qualité de la formation reçue ainsi qu'à tout le personnel administratif. M. J. CLAUDE, représentant de l'IRD en Tunisie qui, en m'acceptant au, sem de son institution, m'a permis de réaliser mon étude dans les meilleures conditions. M. R. KALLEL, Directeur Général des eaux de surfaces à la DGRE, qm m'a facilité 1 énormément j'accès à la banque de données de son établissement. .le voudrais exprimer ma gratitude au Professeur N. ENNABLI de l'INAT pour m'avoir fait 1 l'honneur de présider le jury. Ce travail n'aurait pu être réalisé sans l'aide de Monsieur J. BOURGES, Directeur de recherches à l'IRD qui, par ses directives, a su orienter mes recherches et m'a prodigué temps, conseils et matériels à fin de les mener à bien, aussi bien lors de la préparation des données que lors des nombreuses discussions à l'occasion de la synthèse et de la rédaction de ce travail. r ai beaucoup appris de lui et des remerciements ne sauraient être à la hauteur de mon respect et de ma gratitude envers lui. Qu'il me soit permis d'exprimer mes sincères remerciements il Monsieur H. f-IABAlEB. maître de conférences à ['INAT, pour m'avoir encadrée. Tout au long de ce travail, il n'a cessé de me prodiguer ses conseils fructueux. .le tiens aussi à remercier Mme Z. BERGAOUI, maître de conférences il l'ENIT, pour 1 son encadrement et ses critiques judicieuses qui ont beaucoup participé à l'amélioration de ce travail. 1 1 1 Mes remerciements vont aussi au Professeur BESBES M. de l'ENIT duquel j'ai eu l'honneur et le plaisir de recevoir les conseils, qu'il soit ici vivement remercié d'avoir accepté de faire partie de mon jury. Je voudrais aussi remercier vivement ML M. SLIMANI maître assistant à l'INAT pour m'avoir fait l'honneur de faire partie de mon jury. Je voudrais exprimer ma gratitude, ma recolmaissance et mes sincères remerciements à Mme N. BEN ZINA, maître assistant à l'INAT, pour m'avoir encouragée. aidé à franchir les différents types de difficultés et orientée tout au long de mon chemin. 1 Je' tiens il remercier ML M. SFAR, maître assistant à l'INAT, pour son aide et les préciem.: conseils qu'i1m'a prodigués. 1 Mes sincères remerciements vont à tout le personnel de l'IRD pour leur aide quotidienne apportée. .le pense particulièrement à MM. P. GARRETA pOUi' ['aide que j'ai toujours obtenue, CALVEZ, BEN YOUNES, Hassan, Y. PEPIN, Melle Z. JANHAüUI, B. DRIDI. Toute ma sympathie va à mes collègues et amis, qui, à un moment ou à un autre de mon chemin, ont su me tendre amicalement la main. Je pense particulièrement à A. KINGUMBI et à Y. BEN NOSRA pour leur aide au niveau de tout mon stage. 1 1 1 1 1 1 > Sigles et abréviations ] < 1 CES: Direction de Conservation des Eaux et des Sols. 1 CRDA : Commissariat Régional au Développement Agricole. DGRE : Direction Générale des Ressources en Eau. ENIT : Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tunis. ~ '. INAT : Institut National Agronomique de Tunisie. 1 INM : Institut National de la Météorologie. 1 INRS-EAU : Institut National de la Recherche Scientitfique en Eau (Québec, Canada). !RD : Institut de Recherche pour le Développement. OTC : Office de la Topographie et de la Cartographie. 1 1 1 1 Ce projet de fin d'études consiste en l'application du modèle hydrologique 1 déterministe CEQUEAU pour estimer les apports sur le bassin versant de Merguellil. Ce bassin couvrant lUle superficie de 1192 km 2 est situé en Tunisie centrale. Notre travail s'est 1 principalement attaché à élaborer la banque de données physiograpruque, climatologique et hydrologique nécessaire pour la mise en œuvre du modèle. Un modèle numérique de terrain fi. été constitué en adoptant lUl maillage carré de 1.5 km de côté. La délimitation des lignes de partage des eaux a pennis de reconstituer les chemins d'écoulement superficiel à l'intérieur .d'lUle maille et d'une maille à l'autre. L'occupation du sol a été identifiée pour chaque maille en distinguant les zones couvertes (forêt, oliveraie) par de la végétation permanente, les plans d'eau (lacs collinaires, marais). Les ouvrages de CES (tabia, banquette... ) ont été représentés pour chaque maille. La géologie a été décrite en distinguant quatre types de sols: très 1 perméable, perméable, peu perméable et imperméable. La banque de données pluviométriques est constituée des données de 26 postes pluviométriques, observés à l'échelle journalière entre 1 1996 et 1998. Cette banque de données a été contrôlée par la méthode du double c.urnu1. La banque de données hydrométriques comprend les données de 4 stations hydrométriques ( stations de Skhira, Haffouz, El Morra et Zebbes) au pas de temps journalier, pour la même période. Ces données ont été préparées pour être opérationnelles pour le modèle. Enfin, des essais de simulation ont été effectués en faisant varier 2 paramètres dans l'espace. 1 1 1 1 Sommaire Introduction CHAPITRE 1 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 1.1ETUDE BIBLIOGRAPIDQUE SUR LE BASSIN....•...................•.......•.........2 1.2ETUDE BIBLIOGRAPIDQUE SUR LE MODELE CEQUEAU......•.......••..........3 1 CHAPITRE 2 : LE CADRE PHYSIQUE DE L'ETUDE 1 2.1 LE PROJET MERGUSIE SUR LE BASSIN DE L'OUED :MERGUELLlL.•......•.6 2.1.1 LA PROBLEMATIQUE , '" 6 2.1.2 LES OBJECTIFS '" .. , 6 2.2 PRESENTATION DU BASSIN VERSANT DE :MERGUELL~..•.••...••••. u 7 , 2.2.1 LE MILIEU PHYSIQUE '" , '" ." '" ..ïl '. 2.2.1.1 Localisation géographique , , '" -'il 2.2.1.2 Les sols, le couvert végétal et l'érosion '" '" 9 2.2.1.3 Contexte géologique et hydrogéologique ""'" 9 2.2.1.4 Le réseau hydrographique et la morphologie du bassin 13 1 2.2.1.5 Les écoulements dans le bassin du Merguellil... '" '" 14 2.2.2 DONNEES CLIW.ATIQUES '" H5 2.2.2.1 Les températures '" 1(6 1 2.2.2.2 Le régime des précipitations '" '" 1il 2.2.3.3 L'évapotranspiration potentielle , 18 2.3 LES DONNEES DISPONIBLES SUR LE BASSIN......................•..•.....••.•.......n 2.3.1 LES TENIPERATURES ,..:n 2.3.1; 1 L'élaboration des données _ "1 2.3.1.2 Analyse et critique des données '" 12 2.3.1.3 Validation des données '" .. , '" 24 2.3.2 LA PLUVIOMETRIE " ,, ~4 2.3.2.1 Introduction 22.4 2.3.2.2 Données disponibles '" ]5 2.3.2.3 Sélection des données pertinentes '" '" :!6 1 2.3.2.4 Analyse et critiques des données , 30 1 1 1 2.3.3 LES DONNEES HYDROMETRIQUES , .43 2.3.3.1 Choix du réseau '" 43 2.3.3.2 Analyse et critique des données .46 2.3.4 DONNEES SUR LA CONSERVATION DES EAUX ET DES SOLS .48 2.3.4.1 Les lacs collinaires '" .48 2.3.4.2 Les aménagements sur le bassin .48 CHAPITRE 3 : MODELISATION HYDROLOGIQUE 3.1 MODELES HYDROLOGIQUES 50 1 3.1.1 INTRODUCTION '" " '" 50 3.1.2 PRINCIPE DE LA MODELISATION 50 1 3.2 OBJECTIFS DE LA MODELISATION••••.••••••••.••.•.••••. :••.••........•••.•.......53 , 3.3 PRESENTATION DU MODELE CEQUEAU.••.••...•.•••..••......•........•.........54 3.3.1 INTRODUCTION '" '" 54 3.3.2 utilisation du modèle , '" 54 3.3.3 Principe du modèle 55 3.3.3.1 Justification du choix du modèle '" 55 3.3.3.2 Modélisation du bilan hydrique 56 3.3.3.3 Les entrées du modèle 65 3.3.3.4 Les paramètres et constantes du modèle CEQUEAU 65 3.3.3.5 Les sorties du logiciel.. 66 1 3.3.4 LIMITES D'UTILISATION DU MODELE '" '" 69 1 3.4 APPLICATION DU MODELE CEQUEAU.•.•..•.••.••.••..•.•.....•...•...•...•.......70 3.4.1 PREPARATION DES DONNEES '" 70 3.4.1.1 Préparation des données physiographiques '" 70 3.4.1.2 Préparation des données hydrométriques et météorologiques , 82 3.4.2 CALAGE DU MODELE '" 85 3:4.2.1 Critères du calage 85 3.4.2.2 Procédure d'ajustement des paramètres 87 3.4.2.3 Etude de sensibilité 94 CHAPITRE 4: ANALYSE DES RESULTATS 4.1 RESULTATS DE SI1\fULATIONS 102 1 4.2 PRECISION DES SURFACES 102 1 1 1 4~3 ANALYSE DES GRAPIDQUES 103 4.3.1 ANALYSE DES GRAPHIQUES DES DONNEES TEMPORELLES 104 4.3.2 ANALYSE DES DEBITS REPRESENTES EN MODE CLASSE '" 104 4.3.3 ANALYSE DES DEBITS MOYENS MENSUELS PRESENTES EN mSTOGRA1-fM:ES '" '" '" 104 4.3.4 DECELEMENT DES ERREURS SYSTEMATIQUES DES DEBITS .104 Conclusion Références bibliographiques 1 Liste des tableaux 1 Liste des figures Annexes Annexe 2.1- Inventaire des stations pluviométriques sur le bassin versant de Merguellil (IRD,1999) Annexe 2.2- Postes pluviométriques du bassin versant dè Merguellil.