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1er Séminaire International sur la Ressource en eau au sahara : Evaluation, Eco

1er Séminaire International sur la Ressource en eau au sahara : Evaluation, Economie et Protection, le 19 et 20 janvier 2011(ouargla) - 294 - NOTE SUR L’EVAPORATION DES PLANS D’EAU (BARRAGE, LAC, COURS D’EAU, CHOTT, SEBKHA, ETC.)EN ALGERIE BOUTOUTAOU D. Laboratoire d’Exploitation et Valorisation des Ressources Naturelles en Zones Arides. Université KASDI MERBAH Ouargla. E-mail : boutoutaoudjamel@yahoo.fr Résumé De toutes les données climatologiques, l’évaporation des plans d’eau en Algérie ne figure pas dans les bulletins et les atlas climatologiques, publiées annuellement par l’office national de la météorologie. Faute de pouvoir préciser sa valeur chiffrée, on se borne le plus souvent à en donner une vague appréciation après une analyse sommaire de quelques éléments météorologiques (insolation, température etc.) En hydrologie, l’évaporation présente un intérêt pratique évident, puisqu’elle est responsable des pertes de volumes d’eau (des barrages des lacs etc.) parfois considérables. Dans cette étude on propose l’application d’une méthodologie de calcul de l’évaporation par des formules qui relient cette dernière aux éléments météorologiques INTRODUCTION L’établissement par exemple d’un bilan hydrique d’une réserve d’eau d’un barrage, d’un chott ou d’un lac exige la connaissance de l’évaporation. La valeur de cette dernière est très nécessaire aussi pour la conception des bassins de lagunage dans l’épuration des eaux usées. En Algérie, la mesure de l’évaporation est confiée aux services de l’office national de la météorologie (ONM) et aux services de l’agence nationale des ressources hydrauliques (ANRH). La détermination de la valeur de l’évaporation des plans d’eau en Algérie est effectuée donc à partir des stations météorologiques équipées de bacs d’évaporation de ces deux organismes ( ONM et ANRH). En absence de ces bacs, elle est déterminée par analogie avec les plans d’eau qui sont toujours mesurés. L’erreur liée à l’évaluation par analogie, peut atteindre des valeurs considérables (mauvais choix du plan d’eau analogue).Quant aux stations météorologiques (bacs d’évaporation), qui offrent de bons résultats, elles sont malheureusement limitées en nombre et elles ne couvrent que quelques régions du pays. MATERIELS ET METHODES Il existe plusieurs méthodes de calcul de l’évaporation. Les plus connues entre elle sont : 1- La méthode du bilan hydrique ( cas d’une retenue d’un barrage) La méthode du bilan hydrique est basée sur l’égalité de la recette et de la dépense du volume d’eau dans la retenue avec la prise en considération de la variation du stockage Tableau 1. L’évaporation en volume d’eau est déterminée par la relation suivante : VE = VP + VS + VST – VQS – VQST ± ∆ V (1) 1er Séminaire International sur la Ressource en eau au sahara : Evaluation, Economie et Protection, le 19 et 20 janvier 2011(ouargla) - 295 - Tableau 1. Entrée (recette) Sortie (dépense) VP - volume de pluie, reçu par la retenue, m3 ; VS - volume d’eau superficiel entrant dans la retenue, m3 ; VST - volume d’eau souterrain entrant dans la retenue, (exfiltration), m3 VQS - volume d’eau évacué m3 VQST – volume d’eau souterrain sortant de la retenue (infiltration), m3 ; VE - volume d’eau évaporé de la surface de la retenue, m3 ± ∆V - stockage ou déstockage subi par la retenue, m3. Fig.1. Retenue d’un barrage L’estimation de l’évaporation par cette méthode du bilan est très peu employée du fait de l’imprécision et de la difficulté d’effectuer des mesures de la plupart des composants de l’équation (1) en particulier les entrées et les sorties souterraines. 2- Méthode des bacs d’évaporation Le phénomène de l’évaporation à partir des bacs d’évaporation figure 2 lui aussi basé sur la loi du bilan hydrique, avec l’absence totale des débits souterrains et des pertes par infiltration qui sont très difficile à estimer. Figure 2. Bacs d’évaporation Classe « A » et Colorado 1er Séminaire International sur la Ressource en eau au sahara : Evaluation, Economie et Protection, le 19 et 20 janvier 2011(ouargla) - 296 - L’expression simplifiée du bilan hydrique d’un bac pourra se traduire comme suit : EBac = ∆H ± P ( 2 ) Où : EBac – évaporation du bac, mm; P - pluie tombant sur le bac, mm; ∆H - différence de côte du plan d’eau dans le bac entre deux mesures, mm. Le passage de l’évaporation du bac à l’évaporation du plan d’eau se fait par multiplication des résultats de mesure sur le bac par le coefficient du bac : E = K.EBac ( 3 ) Où E – évaporation du plan d’eau, mm K – coefficient du bac; (K= 0,7– 0.8, pour le bac Class A et Colorado) EBac – évaporation mesurée sur le bac, mm Il existe d’autres méthodes de calcul de l’évaporation des plans d’eau telle que la méthode du bilan énergique et la méthode de diffusion turbulente. Quoique précises, ces deux méthodes n’ont été employées que dans des études exceptionnelles. 3- Méthode hydrométéorologique La méthode hydrométéorologique est la méthode la plus employée pour la détermination de l’évaporation des étendues d’eau. Elle est basée sur la loi physique de Dalton. Les valeurs numériques de cette méthode sont des données standards qui sont toujours disponibles dans les atlas et les bulletins météorologiques de l’ONM. (Office National de la Météorologie). Le matériel nécessaire qui a permis l’établissement de telle méthode sont les données d’observation (5-10 années d’observation) systématique disponibles aux niveaux des stations météorologiques qui sont implantées prés des sites des barrages réservoirs algériens (barrage Meffrouche, Gargar, Hamiz, Guenitra, Bakhada, Keddara, Beni Bahdel, barrage Sidi Mohamed Ben Aouda et la station expérimentale d’El Abiod Sidi Cheikh). La formule de calcul de l’évaporation proposée (BOUTOUTAOU D., 1995) est la suivante : E = 0,233 n (eS – ea) (1 + 0,39 V) ( 6 ) où : E : évaporation, mm ; es - tension de vapeur d’eau saturante à la température de la surface évaporante, millibar; ea - tension de vapeur d’eau dans l’atmosphère, millibar; (es -ea) - déficit de saturation dans l’atmosphère, millibar; V - vitesse du vent, m/s; n - nombre de jours du mois considéré. (pour janvier n = 31, février n = 28 etc. Pour les calculs journaliers n = 1) 1er Séminaire International sur la Ressource en eau au sahara : Evaluation, Economie et Protection, le 19 et 20 janvier 2011(ouargla) - 297 - RESULTAS ET DISCUSSION Les valeurs de l’évaporation calculées par la méthode (6) proposée sont comparées à celles mesurées sur plusieurs barrages en exploitation situés dans les différentes zones géographiques et climatiques de l’Algérie. La comparaison montre que la différence entre les valeurs calculées par la formule (6) et mesurées au niveau des différents barrages ne dépasse pas ± 25 %. L’erreur systématique de calcul n’apparaît pas. Cette différence n’est pas tout a fait homogène (un petit peu élevée en hiver et en automne et faible en printemps et en été) durant l’année. Quelques comparaisons choisies arbitrairement sont présentées dans les figures 3, 4, 5 et 6 Evaporation du plan d'eau du barrage Ain Zada. Sétif 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mois E v a p o r a ti o n E , m m E.calculée E.mesurée Evaporation du plan d'eau du barrage K'sob, M'sila 0 100 200 300 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mois E v a p o r a ti o n E , m m E.calculée E.mesurée Figure 3.Évaporation au barrage Ain Zada Figure 4. Évaporation au barrage K’sob Evaporation à la station expérimentale d'El Bayad 0 100 200 300 400 1 3 5 7 9 11 Mois E v a p o r a t io n E , m m E.calculée E.mesurée Evaporation du plan d'eau du barrage Fergoug, Mascara 0 50 100 150 200 250 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mois E v a p o ra tio n E , m m E.calculée E.mesurée Figure 5. Évaporation à la St. d’El Bayad Figure 6. Évaporation au barrage Fergoug Application de la méthode de calcul de l’évaporation des plans d’eau en Algérie. On se propose de calculer la valeur moyenne mensuelle et annuelle du plan d’eau d’un futur barrage réservoir implanté dans la région de Biskra. Données de base 1. Les données météorologiques nécessaires au calcul de l’évaporation sont empruntées de l’atlas climatologique (wilaya de Biskra) de l’ONM (Office National de la Météorologie). Ces données sont les suivantes (tableau 2) : 1er Séminaire International sur la Ressource en eau au sahara : Evaluation, Economie et Protection, le 19 et 20 janvier 2011(ouargla) - 298 - Tableau 2. Mois caractéristiques I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Température de l’air, ta, °C. 11.7 13.6 16.4 19.8 24.3 30.2 33.4 32.5 28.0 21.7 15.8 12.5 Tension de vapeur, ea mb 7.2 7.8 7.5 8.4 1.0 11.7 12.1 13.7 14.6 12.0 9.6 8.0 Vitesse du vent, V m/s 3.6 3.9 4.4 4.4 4.9 4.2 3.5 3.5 3.2 3.2 3.2 3.3 NB : ta, ea et V – sont des valeurs moyennes mensuelles (1975-1985) Solution : uploads/Ingenierie_Lourd/ boutoutaou-d.pdf