Simulation du bilan hydro–sédimentaire d’un barrage collinaire en zone marneuse méditerranéenne (Cas du barrage Saboun, Maroc) Simulation of the hydro-sedimentary balance assessment of a little dam in Mediterranean marly zone (Saboun’s dam, Morocco)

Résumé

La présente étude a pour objectif de suivre et de simuler les apports en eau et en sédiments dans un barrage collinaire, en utilisant un modèle hydrologique de type physique distribué permettant le calcul de l’écoulement et de l’érosion des petits bassins versants marneux.

Le modèle utilisé est le modèle « Mina », transposé dans cette étude au bassin versant marneux de Saboun situé au nord-ouest du Maroc, équipé d’un petit barrage en son exutoire et d’un très petit lac collinaire dans sa partie amont. La simulation est basée sur un découpage du bassin versant en unités hydrologiques homogènes dont les valeurs des paramètres de l’infiltration sont déduites d’expérimentations de simulation de pluies à l’échelle du mètre carré. Le calage et la validation du modèle sont effectués par confrontation des sorties du modèle aux mesures hydrologiques et bathymétriques réalisées au niveau de la retenue aval entre 1997 et 1999.

Cette confrontation a montré que le modèle « Mina » sous-estime l’écoulement pour des sols très humides et le surestime pour des sols secs. Cette surestimation est expliquée par la fissuration des sols marneux à l’état sec. La sous-estimation s’explique par le colmatage rapide des sols marneux à l’état humide. Pour réduire ce biais, une augmentation de la perméabilité initiale doit être appliquée pour les sols secs à faible indice d’humidité IK et une diminution de la perméabilité finale doit être appliquée pour les sols humides à fort indice d’humidité IK. Ces rectifications ont permis l’amélioration de l’estimation des volumes simulés et une meilleure estimation de l’envasement de la retenue du barrage Saboun.

Mots clés:

• barrage collinaire,
• simulation,
• bilan hydro–sédimentaire,
• écoulement,
• envasement,
• sols marneux,
• infiltration

Abstract

The objective of the present study was to monitor and simulate the water and sediment balance in a small dam, by using a distributed physical hydrological model to estimate the outflow and the erosion rate of a small marl watershed.

The “Mina” model was applied to the Saboun watershed, which is located in north-western Morocco and contains a small dam at its outlet. The simulation was based on the partitioning of the watershed into homogeneous hydrological units, and on infiltration and humidity parameter values deduced from rainfall simulation experiments. The model was validated by comparing the simulated data to hydrological and sedimentation data measured between 1997 and 1999.

The analysis of this comparison showed that the model underestimated the watershed outflows for rainfall events that had a high antecedent humidity index (IK > 15 mm), and overestimated the outflows for rainfall events that had a low antecedent humidity index 0 < IK < 15 mm. This observation is explained by the hydrodynamic behaviour of the marl soils, which crack under dry conditions and fill up quickly during wet conditions. To reduce this variability, the initial permeability values were decreased or increased, respectively, for the rainfall events with low and high antecedent humidity indexes. This resulted in the improvement of simulated volumes by about 80% and a better prediction of the water balance and accumulation of silt in the reservoir upstream from the Saboun dam.

Key words:

• small dam,
• simulation,
• sediment and hydrological balance,
• outflow,
• marl soils,
• infiltration