Analyse saisonnière des composantes de l’écoulement et du transport solide lors des crues du bassin versant de Beni-Bahdel (Nord-Ouest algérien)

Seasonal analysis of flow components and sediment transport during flood events in the Beni-Bahdel watershed (Northwestern Algeria)

H. KAZI-TANI, A. BOUANANI, F. SAOULI, R. GHERISSI, K. BABA-HAMED, M. HADJ DJELLOUL, J.-L. PROBST

Le bassin versant de Beni-Bahdel, d’une superficie de 1 062 km² et situé au Nord-Ouest de l’Algérie, constitue un terrain d’étude privilégié pour l’analyse des crues en milieu semi-aride. Ce travail s’intéresse à la dynamique des trois composantes de l’écoulement lors des épisodes de crue : ruissellement de surface, écoulement hypodermique et écoulement de nappe, sur une période de 46 ans, de 1972 à 2018. Les données exploitées proviennent de l’Agence nationale des ressources hydriques (ANRH) et comprennent les relevés pluviométriques ainsi que les couples instantanés débits liquides–concentrations en matières en suspension (MES). Parmi les 440 crues recensées sur la période, 387 ont satisfait aux critères de sélection retenus et ont été réparties selon les quatre saisons de l’année hydrologique. L’automne concentre la majeure partie des événements avec 132 crues enregistrées entre 1974 et 2015. Afin de relier les apports solides aux apports liquides, une régression linéaire de la forme Y = aX a été ajustée pour chaque saison. Le paramètre « a », exprimé en kg/m³, traduit la concentration relative en sédiments par unité de volume d’eau écoulée. Les valeurs les plus élevées de ce paramètre sont obtenues en automne (11,73 kg/m³) et en été (13,88 kg/m³), reflétant des conditions d’érodabilité particulièrement favorables durant ces saisons. La décomposition des hydrogrammes de crue met en évidence la prédominance du ruissellement de surface pour toutes les saisons ; au printemps, cette composante atteint 0,73 × 106 m³ par crue, soit 55 % de l’écoulement total. En automne, l’écoulement hypodermique contribue à hauteur de 40 % de l’écoulement total, avec un apport solide de 3,66 × 10³ tonnes par crue. Le tonnage solide maximal, estimé à 8,92 × 10³ tonnes par crue, est enregistré durant cette même saison, dont 4,63 × 10³ tonnes sont imputables au seul ruissellement de surface.

The Beni-Bahdel watershed, which covers an area of 1,062 km² in northwestern Algeria, provides a valuable setting for investigating flood dynamics in semi-arid environments. The present study examines the behaviour of three flow components during flood events — surface runoff, subsurface flow, and groundwater flow — over a 46-year period spanning from 1972 to 2018. The dataset was provided by the National Agency for Water Resources (ANRH) and encompasses both rainfall records and instantaneous pairs of liquid discharge and suspended sediment concentration (SSC). Of the 440 floods identified over the study period, 387 met the selection criteria and were distributed across the four seasons of the hydrological year. The most floodprone season was identified as autumn, with 132 events recorded between 1974 and 2015. In order to establish a correlation between solid inputs and liquid inputs, a linear regression of the form Y = aX was fitted for each season. The parameter « a », expressed in kg·m-³, reflects the relative sediment concentration per unit volume of water. The highest values were obtained in autumn (11.73 kg/m3) and summer (13.88 kg/m3), indicating particularly high erosive conditions during these seasons. The analysis of hydrograph separation indicated that surface runoff constitutes the predominant component across all seasons. During the spring period, the volume of runoff reaches 0.73 × 10⁶ m³ per flood event, accounting for 55% of the total flow. During the autumn months, subsurface flow contributes up to 40% of the total discharge, with a substantial input of 3.66 × 10³ tonnes per flood event. The maximum estimated solid load, calculated to be 8.92 × 10³ tonnes per flood, is also documented during this period, of which 4.63 × 10³ tonnes are attributed exclusively to surface runoff.

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Analyse saisonnière des composantes de l’écoulement et du transport solide lors des crues du bassin versant de Beni-Bahdel (Nord-Ouest algérien) — Kazi-Tani

Introduction

Dans les régions à climat aride à semi-aride, les cours d’eau connaissent des régimes d’écoulement très irréguliers, intimement liés aux épisodes pluvieux. Cette irrégularité conditionne directement l’intensité du ruissellement, l’érosion des versants et le transport solide au sein des bassins versants. En Algérie, cette problématique a suscité un intérêt croissant de la communauté scientifique, qui a multiplié les travaux portant sur la variabilité des précipitations et ses conséquences hydrologiques [MEDDI et HUBERT, 2003 ; DAKI et al., 2016 ; OTMANE et al., 2017 ; DROUICHE et al., 2019]. À l’échelle du pays, l’alternance de périodes humides et de phases de sécheresse a profondément marqué les régimes hydrologiques. Si les décennies 1930 et 1950 correspondent à une hausse notable de la pluviométrie, les années 1940 puis le milieu des années 1970 ont au contraire été caractérisés par un déficit pluviométrique persistant [MEDDI H. et MEDDI M., 2009].

Face à ce contexte climatique contraignant, l’érosion mécanique et le transport fluviatile de sédiments occupent une place prépondérante dans la dynamique des paysages nord-africains. Ces processus sont en grande partie déclenchés par des événements extrêmes – averses violentes, de courte durée, mais de forte intensité, qui engendrent des ruissellements importants sur les versants et des crues torrentielles dans les oueds [INBAR, 1992 ; ALEXANDROV et al., 2003].

Pour appréhender les mécanismes de transfert sédimentaire, plusieurs auteurs ont eu recours à l’analyse des boucles d’hystérésis, qui permettent de retracer l’origine des sédiments au sein d’un bassin versant [HEIDEL, 1956 ; WILLIAM, 1989 ; COHN, 1995 ; HUDSON, 2003 ; SEEGER et al., 2004 ; COHEN et LARONNE, 2005 ; FANG et al., 2011 ; BENKADJA, et al., 2013 ; BOUANANI et al., 2013 ; MEGNOUNIF et al., 2013 ; KAZI-TANI et al., 2017 ; KAZI-TANI et al., 2020a et 2020b]. Parallèlement, la décomposition des hydrogrammes de crue en compo – santes distinctes – écoulement de surface, hypodermique et de nappe s’impose comme un outil incontournable pour comprendre les voies de transfert des particules depuis les versants vers le réseau hydrographique [FOX et WILSON, 2010 ; LIU et al., 2019 ; LI et al., 2022 ;

TAO et al., 2022]. C’est dans cette perspective que s’inscrit la présente étude, conduite sur le bassin versant de Beni-Bahdel. En s’appuyant sur les concentrations en MES (matières en suspension) mesurées à l’exutoire lors des crues, ce travail propose une décomposition systématique des hydrogrammes observés en trois phases d’écou – lement, à l’échelle saisonnière, afin de quantifier les apports liquides et solides associés à chacune d’entre elles.

Mots clés : Algérie, Beni-Bahdel, Crues, Écoulement de nappe, Écoulement de sub-surface, Écoulement de surface, Paramètre « a »