CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

I.1- Introduction

Actuellement, on assiste à une accentuation du phénomène érosif. COTE. M 1971, a présenté de manière patente l’ampleur du problème de l’érosion en Algérie (les valeurs les plus importantes en Afrique du Nord est de 2000 t/km²/an).

o L’érosion hydrique est la forme la plus répondue et la plus dangereuse. Elle est en

fonction de l’agressivité climatique et de la résistance du milieu.

o En général, le transport solide est le produit de l’érosion en toutes ses formes.

o L’intensité du phénomène d’érosion se manifeste essentiellement en période de crue, où

une quantité importante de sédiments est jetée dans les retenues. [12].

I.2- Généralités sur le transport solide

Il existe différents modes de transport solide dans les cours d’eau, ils dépendent essentiellement de la morphologie du cours d’eau et des terrains traversés. [9]. Outils d’Erosion, les cours d’eau transportent des matériaux (blocs, cailloux, graviers, sable, limons, etc…), en quantités variables et quelques fois considérables. L’expression de transport solide recouvre un ensemble de phénomènes physique extrêmement vastes ayant tous un point commun : il s’agit de l’entraînement de solide à l’état granulaire sous l’action de l’eau (MICHEL-HUG, 1954). 08

La connaissance de se transport en cas de réalisation de certains ouvrages d’art, vu le conséquences qui peuvent avoir lieu :

L’engravement ou l’envasement de certains barrages.

Détérioration des installations hydraulique (pompes, vannes) et hydro-électriques (turbines).

Dégradation des terres agricoles.

Le déclanchement de ces transports a pour doubles origines

1- L’ampleur du débit liquide qui dépend des conditions hydrométéorologiques sévissant dans les bassins versants.2- La disponibilité en matériel susceptible d’être prise en charge, qui dépend de l’intensité et de la fourniture sédimentaire par les processus des versant. Cet effet demeure très difficile à l’expliquer, quoi qu’il y ait beaucoup de chercheurs dans ce domaine car les phénomènes soient beaucoup plus complexes lorsque deux phases réagissent ensemble (liquide et solide). Il faut connaître donc les caractéristiques du liquide et celles du solide. 08

I. 3- Différents modes de transport solide

Sous l’effet d’un flux liquide, les éléments constitutifs du lit sont susceptibles d’être mise en mouvement. Dans les cours d’eau fluviaux, et par extension dans les torrents08L’expression « Transport Solide » recouvre un ensemble de phénomènes physiques extrêmement vaste, ayant tout commun : il s’agit de l’entraînement des solides à l’état granulaire en très grand nombre sous l’action de l’écoulement d’eau.

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

L’objectif assigné à notre étude des transports solides est l’appréciation quantitative des vases dans les retenues du barrage étudié. 08

Les eaux des cours d’eau transportent les sédiments sous deux formes : en suspension, et par charriage et saltation. (Figure N° 23). 08

FIG N°34: Modes de transport solide, d’après Graf et Altinakar (2002) I.3.1- Transport solide en suspension Ils concernent les particules fines, dont légères, qui sont maintenues dans le corps de l’écoulement, sans contact fréquent avec le lit, sous l’effet des fluctuations verticales turbulentes de la vitesse du liquide.

Le transport solide en suspension traduise l’importance des hautes eaux et les crues qui sont la conséquence d’un ruissellement intensif des précipitations torrentielles.

Les concentrations des d’éléments en suspension des oueds Algériens dépassent souvent les 100g/l surtout pendant les premières pluies d’automne. 08 I.3.2- Transport solide par charriage et saltation

La taille des particules est plus importante, l’énergie turbulente n’arrive plus à vaincre la pesanteur et les particules cheminent sur le fond sous l’action des forces hydrodynamiques.

Ce transport let toujours en jeu les chocs et les frottements entre les particules, de ce fait les particules roulent et glissent les unes sue les autres (ou elles sautent légèrement sur le fond).

On dit qu’il y a transport solide par saltation quant il y a suite d’envols et de retombées successifs à des distances relativement appréciables. 08 I.4- Transport solide et morphologie Le transport solide résulte d’interactions entre la phase liquide et la phase solide. Il faut voir ces interactions comme des actions constantes de l’écoulement sur la morphologie des cours d’eau et, réciproquement, de l’action du flux solide sur la nature de l’écoulement. Par exemple Smart et Jaeggi ont montré qu’à partir d’une pente de 7%, pour un débit liquide fixé s’écoulant

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

sur un lit affouillable, la hauteur d’eau est significativement supérieure à ce qu’elle serait en l’absence de particules solides. [10]. Concernant le risque torrentiel, les situations de risque peuvent résulter d’un excès d’apport de solide par rapport à la capacité d’un tronçon à les évacuer. Il est important d’être capables d’estimer la capacité de transport solide d’un cours d’eau et l’apport effectif de sédiments pour prévoir les catastrophes naturelles. Il est aussi essentiel de pouvoir évaluer l’évolution de la morphologie du cours d’eau en fonction des apports réels de sédiments 08

I.5- Caractéristiques des matériaux transportés La capacité des transports des particules solides varie dans l’espace et le temps avec le débit liquide, sa vitesse d’écoulement et la nature granulométrique des matériaux. Le plus important des propriétés du point de vue hydraulique et la taille, la forme, la gravité spécifique, avec la propriété du fluide. [2]. On peut déterminer le mouvement relatif entre les particules et le fluide.

I.5.1- Dimension des particules

Le calibre et la proportion des éléments influent sur la stabilité des matériaux du point de vue transport tel que l’existence des éléments qui seront facilement entraînés. On peut classer les dimensions des particules, selon leur mode de transport, tel que proposé par l’Américain GEOPHISICAL UNION au tableau suivant :

Diamètres moyens

Désignations Zones concernées

Mode de transport

Nature du phénomène

De 0.24 à 4 µm Vase Lacs, estuaire, littoralSuspension et courant de densité de

densité

Mécanique et physico-chimique

De 4 à 62 µm Silt zone morte d’eau

// Mécanique

De 62 µm à 2mm

Sable Littoral, cours d’eau

Suspension ou charriage

//

De 2mm à 64mm

Gravier Cours d’eau Charriage //

De 64mm à 250mm

Galets Plage, rivière à forte pente, torrents

// //

> 250mm Blocs Torrent à forte pente // //

Tableau N°38 : Classification des dimensions des particules selon leur mode de transport

Cette classification est faite en considérant qu’il s’agit de matériaux non cohérents, tapissant tout ou une partie des berges et du fond et conservant leur individualités propres du cours de leur transport dans les rivières.

I.5.2- Nature des matériaux  Les matériaux transportés sont de nature différents, suivant le faciès géologique des régions dont ils proviennent et les plus intéressants sont les limons et les vases.

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

I.5.3- Vitesse de chute 

Pour les faibles valeurs du nombre de Reynolds rapporté à la particule, il est commode d’appliquer la formule de Stockes qui lie le diamètre à la vitesse de chute « w ».

Soit :

(mm²/s)

Avec : A: Constante qui dépend de la forme des grains ;

D : diamètre de la particule ;

Ps, P : densité du solide et du liquide (kg/m²) ;

C0 : coefficient de traînée dépend du nombre de REYNOLDS.

D’où :

Avec : W : vitesse de chute (m3/s) ;

d : diamètre de la sphère (grain) en (mm) ;

ν : viscosité cinématique du liquide, ν = µ/ρ (m²/s).

Avec : µ : viscosité dynamique ;

ρ : masse spécifique.

A titre de comparaison, en eau calme, un grain de sable de diamètre 0.1mm a une vitesse de chute de 1cm/s, et pour un grain de 0.01mm de diamètre, la vitesse étant proportionnelle au carré du diamètre, la vitesse de chute est 104 plus faible, il lui faut 3 heurs pour parcourir 1cm.

I.5.4- Abrasion des particules

Au cours de leur entraînement par l’écoulement, les matériaux transportés sont sujet à une usure intense du fait de leur frottement les uns contre les autres, qu’on appelle « Abrasion ». Et suis à cette usure, le diamètre des particules diminue. Cette diminution n’est autre qu’une perte de poids qu’on peut estimé par la formule de H.STRENBERG ; ce dernier admet que cette perte de poids « dp » est proportionnelle au travail de la force de frottement, à son poids initial et à la distance parcourue. [2].

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

Soit :

Avec : dp : perte de poids ;

ds : longueur de la distance parcourue (m) ;

p : poids de la particule en charriage « s » ;

C : coefficient de frottement qui dépend des caractéristiques minéralogiques des matériaux, il a été évalué expérimentalement : 0,8 < c < 0,05 km.

I.6- Transport proprement dit 

L’érosion hydrique qu’elle soit pluviale ou fluviale s’accompagne d’une mobilisation des alluvions apportées par l’écoulement.

En cas d’un couvert végétal clairsemé ou totalement absent, le ruissellement des eaux de pluie et surtout à la suite d’averse torrentielle décape progressivement les horizons supérieurs du sol, jusqu'à atteindre parfois la roche mère le long du versant ; la lame d’eau déploie une force après sa concentration lui permettant d’arracher les obstacles (grains des sable, végétaux, etc…). « Une fois détachée, la particule et mise en mouvement par le rejaillissement de la goutte de pluie sur la surface du sol et entraînée par l’écoulement le long de la pente », (MEYER PETER ET MULLER 1975). La faculté d’érosion augmente avec l’épaisseur de la lame d’eau ruisselée donc avec la forte intensité de pluie et le pourcentage des matériaux mobilisables qui finissent par atteindre le réseau hydrographique.

La vitesse suffisante à l’arrachement et bien supérieure à la vitesse du transport car l’adhérence des matériaux et d’autant plus fore que ceux-ci sont plus fins, aussi des matériaux d’un calibre inférieur à 0.25mm environ exigent-il pour être enlevés un courant d’autant plus fort, qu’il sont plus petits. Alors que, pour des matériaux grossiers, l’érosion par enlèvement se fait dés que la vitesse suffit au transport, pour les matériaux fins. (H. JULSTROM). [2].

I.7- Evaluation du transport solide

I.7.1- Hypothèse de BAGNOLD

Devant la difficulté d’étudier analytiquement les propriétés des flux biphasique, de nombreuses hypothèses simplificatrices ont été proposées, une des hypothèses les plus utilisées est celle proposée par BAGNOLD (1948). Cette hypothèse suppose un équilibre dynamique entre le flux liquide et le flux solide. Bagnold affirme que le flux solide est directement proportionnel à la différence entre la contrainte de cisaillement sur le lit, τ, est la contrainte critique, τc. Le flux

solide s’écrit alors sous la forme :

Cette hypothèse a été remise par SEMINARA et All. Ils ont montré que cette formule n’est plus valable pour des pentes au-dessus d’une valeur qui est bien au-dessous de la valeur de l’angle de repos des particules. Ils ont, en particulier, souligné que dans ces conditions aucune concentration solide dans l’écoulement n’est suffisante pour réduire la contrainte de cisaillement

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

du fluide sur le lit (τ0) à la valeur critique. Ils proposent une hypothèse alternative selon laquelle l’équilibre dynamique est maintenu par un équilibre entre l’entraînement des grains et leur dépôt. Cette formulation rappelle celle de H.A.EINSTEIN 1942. Le taux de l’entraînement des grains est une fonction croissante de la différence (τ-τc). Cette nouvelle formulation valable pour les pentes de 0 à 22 % donne un bon modèle. L’essentiel des formules utilisées pour évaluer le transport solide sont basées sur l’hypothèse de Bagnold, plusieurs modèles numériques entraînent des commentaires sur cette hypothèse (WIBERG et & SMITH 1989, NINÕ et GARCIA 1994, c’est pour quoi il était essentiel de rappeler cette hypothèse. [9]. 7.2 Mesure du Transport Solide

L’évaluation des apports solide est base sur l’analyse des échantillons prélève au niveau de la station.

7.2.1 Cas du charriage

Les mesures du transport par charriage englobent une forte proportion de transport par saltation car il n’existe pas une différence essentielle entre les deux sortes du transport solide ; c’est en effet moins une question de nature qu’une question de degré dans la hauteur des sauts successif des grains.

Ces mesures sont malheureusement difficiles à réussir et rarement précises parce que le charriage et la saltation ne fond que mouvoir les agrégats le long du périmètre mouiller sans changements de forme des berges et du fond.

A/ La méthode de mesure la plus directe consiste à déposer des nasses de captage sur le fond, et à mesurer les volumes, des agrégats qu’on y capte en un temps donné. Mais la présence

de ces nasses modifie les conditions d’écoulement donc de transport

Solide au tour d’elle : et ces nasses résistent mal à l’action des forts courants qui les détériorent. B/ On peut mesurer dans le même ordre d’idées la vitesse de comblement de fosses ou trappes transversales creusées en travers du lit, mais il faut beaucoup de temps pour en arriver à des

chiffres suffisamment précis comme pour les nasses puisque ce sont surtout les grosses crues qui déplacent les matériaux par charriage sur le fond.

C/ On peut procéder d’une façon plus direct :En mélangeant des granulats artificiels (tels que des débris d’un verre de densité convenable) ou des granulats naturels convenablement marqués (par inadiation nucléaire aux matériaux des berges et du fond dans une section d’écoulement donnée).Et en relevant les proportions de grains marqueurs ou marqués qu’on retrouve dans les sections d’aval au bout d’un temps donné.Cette méthode est plus précise que les précédents. D/ Une méthode encore plus indirecte consiste à construire un modèle réduit de la partie de la rivière dont on veut mesurer le débit solide, et à reproduire sur ce modèle l’évolution passée du tracé, des berges, des profondeurs et du champ de vitesse de la rivière.

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

E/ On peut encore utiliser des traceurs radioactifs ou des appareils acoustiques (dits hydrophone) sur le fond et en guettant l’apparition sonore des premières chocs entre les gravions et galets entraînés.

Le préleveur HELLEY-SMITH à échantillonnage direct décrit par EMET (1980) s’est monté efficace récemment pour des particules de 0.5 à 16 mm de diamètre. [9]. Le seul procédé adéquat est d’estimer le charriage en fonction de l’évolution des lits. I.7.2.2- Cas de la suspension 

Cette mesure est analogue à celle du débit liquide en un point de la station, on mesure simultanément la vitesse « v » du courant avec un moulinet, et la concentration en matériaux de suspension.

Bien des variables conditionnant un échantillonnage représentatif sont indiqués, les plus importants sont : la variation spatiale et les fluctuations dans le temps décrites par NORDIN (1980).

Au moyen d’un appareil de prélèvement, on procède ainsi par un jaugeage ordinaire, en plusieurs points d’un certain nombre de verticales. Chaque point étant défini par ses coordonnées, y : profondeur et x : distance à une des rives prise comme origine, le débit solide à travers une surface dxdy, de la section est égale à c(x, y) v(x, y) dxdy et le débit solide en suspension de la rivière est obtenu par double intégration graphique étendue à la totalité de la section suivant l’expression : [2].

.

L : Largeur de la rivière ;

P : Hauteur d’une verticale.

I.7.3- Méthodes de mesure

Il existe toujours deux méthodes qui sont : 1- Prélèvement d’échantillon des cours d’eau. 2- Mesure in situ de la concentration.

1- Prélèvement d’échantillons des cours d’eau  Son principe consiste à déterminer un certain nombre de verticales dans la section de masure et à prélever des échantillons d’eau troubles à différentes profondeurs le long de chaque verticale.

Il y a de sortes de prélèvements

a) Méthode approchée 

On prélève des échantillons à l’aide des bouteilles de 0.5 à 1L de capacité. Ces bouteilles sont lestées pour permettre une entrée rapide de la section mouillée et présentent un goulot de diamètre très large afin de diminuer le temps de remplissage et d’éviter d’autant que possible les variations de la concentration due au remplissage saccadé.

Le lieu de prélèvement sera pris dans le centre de la section, si la rivière est franchissable, en bordure, mais en tous cas pas dans une zone calme.

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

b) Méthode par extrapolation du champ des concentrations 

Elle consiste à explorer à travers une section droite du cours d’eau, le champ de concentration en matières solides et déterminer le débit solide par intégration. On procède à des prélèvements d’échantillons en différents points de la section de mesure.

Soit :

Avec : h : Pro fendeur du point de prélèvement (m) ;

H: Profondeur total (m);

Li : Abscisse de la verticale ;

L : Largeur total de la section (m).

2- Mesure in situ de la concentration 

L’évaluation du transport solide est basée sur deux types d’action.

a) La mesure directe du taux de remplissage des retenues, en contrôlant le bilan hydraulique sur le barrage et la turbidité des volumes d’eau déversés ou retirés.

b) L’observation du réseau hydrométrique en faisant des mesures instantanées. L’intérêt de cette mesure réside dans le fait qu’elle permet une mesure continue et sur place de la turbidité.

Les caractères généraux de transport solide en suspension par les cours d’eau se résument en deux points principaux.

1. La distribution inégale des matériaux solides dans une section mouillée. La turbidité varie latéralement et verticalement.

2. La variation de la turbidité dans le temps, surtout lors des crues.C’est en fonction de ces caractéristiques fondamentales que les différents appareils et méthodes de mesure se sont développés.

I.7.4- Appareillage de mesure 

On distingue :

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

o Les échantillonneurs instantanés.

o Les échantillonneurs à intégration dans le temps qui regroupent les bouteilles modifiées et

les turbidisondes.

Les caractéristiques des sédiments ainsi que les limitations physiques des possibilités d’échantillonnage des débits à toute station aideront à choisir le type de préleveur de sédiments en suspension et la méthodologie d’échantillonnage à adopter.Deux types principaux de préleveurs sont utilisés pour les sédiments en suspension :

1- Prélevés à intégration ponctuelle et intégration sur un vertical. 2- Préleveurs à pompe instantané.

Le préleveur à intégration est préféré pour la plupart des recherches, parce qu’il est utilisé pour recueillir des mélanges eau-sédiments pendant un certain intervalle de temps, ce qui contribue à réduire les variations dues aux fluctuations temporelles. Le préleveur instantané est le plus ancien des appareils car il a été utilisé de bien des façons, par exemple en descendant un récipient ouvert dans l’eau. Il y a des conditions limites recommandées pour l’usage de différents types d’appareils, selon la masse de l’appareil, la profondeur, la vitesse maximum et la taille des sédiments. [2].

I.7.5- Quelques formules de transport solide 

L’expérience montre que le débit solide dépend : Du débit liquide.

De le nature des particules (taille, masse, répartition granulométrique, forme).

De la hauteur d’eau.

De la pente.

Il est certain que la rivière est un milieu très complexe pour être facilement étudié. Un bon nombre de formules sont établies en laboratoire sur des écoulements rectilignes uniformes et pour des granulométries qui n’ont que peu de chance d’être en rapport avec celles des sédiments de la rivière.Le transport se fait par charriage et en suspension, et pour chaque mode de transport, il existe une multitude de formules basées sur des approches du problème de transport. 08

I.7.5.1- Cas du charriage 

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

La majorité des formules de transport par charriage sont des formules a seuil qui peuvent

s’exprimer sous la for

τc ≤ τ ≤ τ'cq = 0 => τ < τcq = qmax => τ ≥ τ'c

Avec : τc: Contrainte critique de écoulement des matériaux de fond ;

τ'c : Début de phénomène de suspension ;

τ : Contrainte hydrodynamique exercée par l’écoulement sur le fond.

On ne cite que les formules les plus usuelles.

1/ Formule de MEYER-PETER et MULLER (1948) 

E.MEYER-PETER et R.MULLER ont étudié les transports par charriage et par saltation des matériaux de granulométrie largement étendue en laboratoire. E.MEYER-PETER et R.MULLER ont donc été conduit à distinguer deux coefficients de rugosité de l’écoulement : rugosité de fond (kr) et rugosité des parois (ks).L’utilisation des séries d’essais de laboratoire a permit à eux d’aboutir dans ces conditions à la formule.

D’où :

Avec : qs : Débit solide charrié par unité de largeur (Kg/m²) ;

τ* : Poids spécifique du liquide (Kg/m3) ;

s: Densité du sédiment, ;

g : Accélération de la pesanteur (m/s²) ;

d : Diamètre des particules (m) ;

ks : Coefficient de rugosité des parois ;

kr : Coefficient de rugosité de Manning Strickler du fond ;

Qe: Débit liquide concourant au charriage (m3/s) ;

Q : Débit liquide (m3/s) ;

hl: Hauteur moyenne (m).

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

Cette formule englobe des paramètres et données que nous avons mesure sur terrain et calcules et elle est d’une application facile et a donne des résultas acceptable pour un cas Tunisien. . 2/ Formule de SCHOKLITSCH 

Soit :

Avec :

qs : Débit solide du charriage en volume par unité de largeur et par unité de temps.

s : La pente du canal.

q : Débit de l’eau par unité de largeur et de temps.

qcr : Débit critique de l’eau pour lequel les matériaux du lit commencent a se mouvoir.

x et k : sont des coefficients empirique fonction des sédiments Relation plus commode que les précédentes, car elle a été établie selon le principe de l’équilibre entre l’érosion et le dépôt.De manière générale, il existe deux types de formules 1- les formules de type Duboys lorsque le débit solide est une fonction de (τ - τc) et (q-qcr), ces deux formules donnent un débit solide nul lorsqu’un seuil de début de transport n’a pas été franchi (τ≤τc , q ≤qcr) .celles qui s’expriment en (τ - τc) indiquent un débit solide decriossant avec τ et non avec la vitesse moyenne.Les formules de Dubots, Schoklitsch, Shields, Meyer-Peter et Muler et Laursen appartiennent à ce type. 2- les formules de type Einstein ou Einstein-Brown qui donnent une valeur continue de gs au faible transport solide, ce qui s’explique du point de vue probabilité par suite de la turbulence. [2].

I.7.5.2- Cas de la suspension 

1/ Méthode directe :

a) Station à échelles limnimétrique 

La courbe des débits en fonction du temps Q = f (t) à une station de jaugeage se déduit, en général, de celle des « hauteur d’eau » H (t) au droit de cette station. Ces hauteurs d’eau sont lues une ou deux fois par jour sur une échelle limnimétrique ou enregistrées d’une façon continue sur un limnigraphe.

On déduit de la courbe H (t) ainsi relevée de l’altitude du plan d’eau, celle des débits Q (t) correspondants, au moyen de la « courbe de tarage » Q (H) de la station, celle-ci est établie expérimentalement en déterminant (en principe une fois toutes pour les lits stables et plusieurs fois pour les lits instables) par une séries de jaugeage effectues le plus souvent au moulinet.

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

b) Méthode et procède de calcul 

Le fichier d’observation présente les hauteurs d’eau en cm et les concentrations correspondantes en g/l. A partir de ces données de base on dresse un fichier des débits moyens journaliers (débits liquides) après avoir calculer :

Les débits liquides instantanés à partir de la concentration entre les hauteurs

D’eau disponible avec la courbe de tarage Q= (H). Les débits solides en suspension instantanées : en multipliant les débits

Liquides instantanés par les concentrations correspondantes.Etant donnée le débit solide et connaissant les horaires de levée des hauteurs d’eau, donc des concentrations, le calcul du transport solide en poids se fait par plusieurs méthodes.On commence par tracer les courbes des débits solides en fonction des temps Qs (t) et on détermine le débit solide total par planimétrage de la surface de la courbe, ou on prend des accroissements de temps dt pour lesquels on relève les débits et on calcul le poids.Pour notre étude, nous procédons par la seconde méthode, longue, mais donnant de bons résultats.

2/ Méthodes indirectes Formules empiriques

On ne cite que les formules qui sont effectuées en Algérie

a/ Formule de F.FOURNIER (1960) 

Elle donne le taux d’abrasion d’un bassin versant situe dans une zone semi aride. Ta = 91.8 (P2 /p) – 737.6 , (t/Km2 /an)Avec :

Ta : Taux d’abrasion (t/km²/an) ;

P : Pluie moyenne annuelle (mm) ;

p : Pluie du mois le plus pluvieux de l’année (mm).

b/ Formule de l’ANRH

Elle lie l’érosion spécifique au coefficient de torrentialité et à l’indice climatique de Fournier.

Soit : Ta = 44.9Ct + 73.2 (P2 / p) – 1442.8

Avec :

Ta : Taux d’abrasion (t/km²/an) ;

Ct : Coefficient de torrentialité ;

P2 /p : Indice climatique de fournier.

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

c/ Modèle de GRAVILEVICCe modèle permet de calculer en premier temps la production annuelle des sédiments :

Soit :

Avec : D : Production moyenne annuelle de sédiments en suspension et par charriage

(m3/km²/an) ;

T = t0/10 + 1 avec t0 : température moyenne annuelle en (c°) ;

π : 3,142

Z : Coefficient d’érosion qui reflète l’intensité et l’extension du phénomène d’érosion d’un bassin, les valeurs de Z sont données comme suit :

o Erosion excessive Z : de 1,00 à 1,5

o Erosion intense Z : de 0,7 à 1

o Erosion moyenne Z : 0,40 à 0,70

o Erosion faible Z : de 0,20 à 0,40

o Erosion très faible Z : de 0,01 à 0,20

Dans un deuxième temps, le modèle calcul le taux de rétention des sédiments produits par le bassin versant en se basant sur la non uniformité des régions productrices de sédiments.

Soit :

Avec : Per : Périmètre du bassin versant en (km) ;

Hmoy : Altitude moyenne en (m) ;

L : Longueur du talweg principale en (km).

La dernière étape du modèle permet le calcul de la dégradation spécifiqu

(m3/km²/an)

d/ Formule de SOGREAH (1969)

L’étude de Sogreah est fondée sur les données de 27 bassins versants Algériens dont 17concernant les cours d’eau alimentant des barrages réservoirs, les superficies des bassins versants varient de 90 à 22300 km². c

Les résultats trouvés ont été présentés par une relation de la forme :

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

Avec : Ta : Taux d’abrasion (t/km2/an) ;

a : Coefficient de perméabilité ;

R : Lame d’eau ruisselée annuelle en (mm) ;

R = [QL .3600.365/2750.106].

D’où : QL : Débit moyen d’un bassin versant (m3/s).

"a" est un paramètre empirique variant avec le degré de perméabilité des bassins versants allant de perméabilité élevée à terrain imperméable.

La dégradation peut être estimée par l’une des formulations suivantes : Ta = 8,5 R0,15 Perméabilité élevée

Ta = 755 R0,15 Perméabilité moyenne

Ta = 350 R0,15 Perméabilité faible à moyenne

Ta = 1400 R0,15 Perméabilité faible

Ta = 3200 R0,15 Imperméable.

e/ Formule de SAIDI.A (1991)

Pour établir une relation entre l’érosion spécifique et quelques facteurs hydro-climatiques, l’auteur s’est basé sur les données des transports solides déterminées à partir des levés bathymétriques de 18 barrages réservoirs Algériens. Les deux expressions permettant l’estimation de l’érosion spécifique proposées sont :

Avec : qs : Erosion spécifique (m3/km²/an) ;

M0 : Module spécifique (L/s/km²) ;

C0 : Coefficient d’écoulement ;

P0 : Pluviométrie moyenne annuelle en (mm).

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

f/ Formule de MEDDI.M (1998)

En étudiant le transport solide en Algérie du nord, (une étude faite sur 20 barrages Algériens, ainsi que 16 autres Marocains, 11 barrages Tunisiens et 40 stations hydrométriques Algériennes). L’auteur a développé la relation suivante :

Avec : Ds : Dégradation spécifique (t/km²/an) ;

QL : Débit liquide inter annuel (m3/s) ;

S : Surface du bassin versant (km²).

g/ Formule simple

Il existe quelques formules simples qui permettent une évaluation rapide du débit solide lorsque le débit de début de mouvement est négligeable devant le débit liquide total.

h/ Formule de Meunier

Soit :

Avec :

Débit solide ;

Débit liquide ;

Pente du canal, I = tan (θ).

I.8- RésultatsL’évaluation du transport solide en suspension par les la méthode des accroissement du

temps durant la période de (1986-2004), a donné les résultats suivants (Tableau N°39. 40. 41)

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

Tableau N°39 : Estimation du transport solide du bassin versant d’Oued Fekan

Année Transports solides en (t)

1986 57895.5751987 2089.13541988 424.1811989 1097.6041990 44695.3321991 135456.0711992 9917.37361993 137555.1151994 3873.9331995 46711.53631996 813576.3931997 326339.941998 660.56281999 157288.7432000 137546.1732001 13356.34292002 154219.8092003 270.93872004 257.8317

Totale 2043232.194 Source : ANRH Alger

FIG N°.35: Estimation du transport solide du bassin versant d’Oued Fekan

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

Tableau N°40: Estimation du transport solide du bassin versant d’Oued Sahouat:Année Transports

solides en (t)1986 61376.90571987 7550.96521988 836.78501989 1609.542

Totale 71374.1979

Tableau N° 41: Variation de transports solides annuels de O.Fekan et O.SahouatAnnée T S Sahouat T S Fekan

1985-1986 61376.9057 57895.5751986-1987 7550.9652 2089.13541987-1988 836.7850 424.1811988-1989 1609.542 1097.604

Totale 71374.1979 61506.4954Le rapport 1.1604335

FIG N°36: Variation de transports solides annueles de O.Fekan et O.Sahouat

Variation de transports solides annuels de O, Fekan et O, SAhouat

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1986 1987 1988 1989

Anneé

Tra

ns

po

rts

so

lid

es

en

(t)

T S Sahouat

T S Fekan

CHAPITRE VII :  : QUANTIFICATION DU TRANSPORT SOLIDE

Page 89Page 89

9. Conclusion

On constate que : La quantité du transport solide de l’Oued Sahouat est importante que de l’Oued

Fekan. Les concentrations moyennes correspondant à cet apport sont respectivement ;

18.25 g/l, 14.19 g/l, Les apports solides en suspension varient sensiblement en fonction de la lithologie

et du couvert végétal. L’or des crues, les apports en matières en suspension est considérable. Ils varient d’une année à l’autre, mais reste élevé en année pluvieuse.

Les formules empiriques sur estiment l’apport solide, d’où des valeurs du taux d’érosion très élevées enregistrées. 08