Quantification et modélisation des transports solides, cartographie des zones à risques d’érosion hydrique par utilisation d’un SIG: application aux bassins de Bouhamdane et Ressoul (Nord-Est Algérien).

Abstract

En Algérie du Nord et jusqu'à aujourd'hui, l'érosion hydrique reste un problème majeur qui réduit en amont des bassins versants la productivité des terres cultivables par les pertes des sols, des engrais, des éléments nutritifs,… etc., et qui diminue en aval des bassins versants la durée de vie des barrages-réservoirs par la sédimentation accélérée dans leurs retenues. Cette érosion est causée par la réunion de plusieurs facteurs physico-climatiques à savoir la pluviométrie, le relief, les pratiques culturales, l’occupation et les caractéristiques des sols. Dans les bassins versants des oueds Bouhamdane et Ressoul (nord-est algérien) ces facteurs sont particulièrement favorables au déclenchement et à l'accélération du phénomène érosif. La présente étude vise à évaluer les pertes en sol provoquées par le phénomène érosif et cartographier les secteurs potentiellement sensibles à l’érosion hydrique dans le bassin versant de l’oued Bouhamdane ; Pour ce faire, la version révisée de l’équation universelle de perte en sol (RUSLE) a été utilisée. L’application de cette dernière prend en considération cinq facteurs à savoir l'érosivité des pluies, la topographie, l'érodibilité du sol, le couvert végétal et les pratiques antiérosives. Le produit de ces facteurs sous un système d’information géographique (ArcGIS) à l’aide de l’équation mathématique du modèle RUSLE, nous a permis d’établir une carte des pertes en sol sur l’ensemble du bassin versant et de mettre en évidence les zones à sensibilité critique nécessitant des interventions urgentes et ce, pour réduire les apports solides à la retenue du barrage Hammam Debagh située à l’exutoire du bassin. Les résultats obtenus par l’application du modèle RUSLE montrent que la perte moyenne des sols par l’érosion hydrique de l’ordre de 11,18 t/ha/an au bassin versant de l’oued Bouhamdane dépasse la limite moyenne de tolérance des sols vis-à-vis de l’érosion hydrique (7 t/ha/an). 14,33 % de la zone étudiée marquée par un taux d’érosion supérieur ou égal 20 t/ha/an, sont sérieusement menacées par le phénomène érosif et sont caractérisées par des terres à fortes pentes et plus érodées. Contre 40,15 % des terres qui montrent une perte de sol tolérable inférieur à 7 t/ha/an, ces terres sont bien protégées par une couverture végétale et reposent sur des pentes douces. L’un des principaux objectifs de cette étude est l’élaboration d’un modèle précis pour prédire les flux de matières en suspension (MES) transportées par l’oued Ressoul pendant les évènements extrêmes (crues). La complexité du transport de MES avec leur non-linéarité durant ces évènements nécessite l'utilisation de méthodes non linéaires pour leur prévision. Dans ce travail, les MES ont été modélisées par l’utilisation des réseaux de neurones artificiels (RNA) sous MATLAB sur la base des mesures instantanées des concentrations de MES et des débits liquides (Q) à l’échelle de crues pour une longue période de 31 ans d’observation. L’apprentissage du réseau neuronal à rétro-propagation (RNRP) a été effectué en utilisant deux algorithmes différents; l'algorithme de Levenberg-Marquardt (LM) et l'algorithme de Quasi-Newton (BFGS). Les résultats obtenus indiquent que les deux RNA ont fournis des simulations satisfaisantes selon les critères de performance Nash-Sutcliffe (NS) et l'erreur moyenne quadratique (RMSE), avec une meilleure performance de l’algorithme BFGS qui a donné une précision de 93 % contre 90 % par l'algorithme LM avec une amélioration de l'erreur d’environ de 1,8 ‰. L’estimation des transports solides en suspension à l’échelle des crues a été faite par l’emploi du RNA avec l’algorithme BFGS pour la période 1968/69-2011/12 ; Sur une période de 42 ans et pendant 621 crues, environ 1,8 million de tonne de MES ont été véhiculées par l’oued Ressoul à la station hydrométrique de Ain Berda.