ANALYSE DES AVERSES – ESSAI DE MODELISATION 

Introduction Si les précipitations mensuelles et annuelles dessinent la variation des réserves en eau souterraine sur une période assez longue, l‟étude des averses, un des phénomènes causant le caractère extrême de l‟écoulement superficiel, présente un double intérêt; le premier, d‟ordre hydrogéologique, a trait à la réalimentation des nappes aquifères ; le second est lié aux problèmes des inondations, de l‟érosion hydrique et de leurs effets désastreux sur le bien être socio–économique. Autrement dit, la notion d‟averse ou précipitation de courte durée est importante en hydrologie. Elle joue un rôle très significatif dans le déclenchement des laves torrentielles, des glissements de terrain et des inondations, par débordement des oueds ou par submersion, qui peuvent être à l‟origine des risques tant en milieu urbain que rural. La connaissance de leur distribution spatiale et temporelle est primordiale lorsqu‟on veut réaliser des études hydrotechniques ayant trait à la protection contre les crues dévastatrices, au drainage agricole, à l‟assainissement urbain et à la correction torrentielle des terrains montagneux dans le cadre de la défense et restauration des sols. Ce chapitre traite de la construction des courbes Hauteur-Durée-Fréquence (HDF) et des courbes Intensité- Durée- Fréquence (IDF) pour les stations équipées de pluviographes au niveau du Nord-est de l‟Algérie. Ces courbes, expriment les relations entre la lame d‟eau précipitée, l’intensité moyenne de pluie, la durée et la période de récurrence (ou fréquence) de l’événement pluvieux sous forme graphique ou analytique. Elles présentent un outil d‟aide à la décision dans les différents projets hydrotechniques sus cités. De plus, les résultats de cette étude permettent de trouver des averses types de projet qui fournissent les données d‟entrée (input) pour les modèles ‘Pluie-Débit’. 2. Quelques définitions Pour faciliter la compréhension du texte, il est instructif de définir les principaux termes relatifs à l‟analyse des averses. Bien que la terminologie reste encore assez vague dans ce domaine, certains auteurs désignent par averse un ensemble de pluies associées à une même 97 perturbation météorologique. Dans les problèmes de drainage urbain, le nom d‟averse est parfois employé pour une période de fortes pluies continues. Selon Laborde (2009), une averse peut être définie comme étant : a- un épisode de durée constante fixée à l’avance, d’origines variables et que la pluie soit continue ou discontinue, b- un épisode de durée constante fixée à l’avance, d’origines fixes et que la pluie soit continue ou discontinue, c- un épisode de durée constante fixée à l’avance, d’origines variables et pour des pluies continues. Cet événement pluvieux est enregistré à l‟aide d‟un pluviographe qui est un pluviomètre comportant un dispositif d‟enregistrement des hauteurs de précipitation en fonction du temps. Ce dernier se distingue du pluviomètre en ce sens que la pluie, au lieu de s’écouler directement dans un récipient collecteur, passe d’abord dans un dispositif particulier (réservoir à flotteur, augets, etc.) qui permet l’enregistrement automatique de la hauteur instantanée de précipitation. L’enregistrement est permanent et continu, et permet de déterminer non seulement la hauteur de précipitation, mais aussi sa répartition dans le temps donc son intensité. Quel que soit le type, le pluviographe fournit des diagrammes des hauteurs de précipitations cumulées en fonction du temps appelés pluviogrammes. Avec l‟apparition des stations météorologiques automatiques, les données peuvent actuellement être envoyées à un enregistreur numérique qui peut transmettre ces informations à un réseau de distribution d’utilisateurs. Quels que soit la définition adoptée et le type de pluviographe utilisé, toute averse se caractérise par quatre variables fondamentales qu’il importe de connaitre: – la durée Elle correspond à l’intervalle de temps durant lequel une pluie ininterrompue ou non est tombée. Elle peut varier de quelques minutes à plusieurs dizaines d‟heures et intéresser une superficie allant de quelques kilomètres carrés (orages) à des milliers de km² (pluies cycloniques). – la hauteur et l’intensité L’intensité moyenne d’une averse est le rapport de la hauteur de pluie observée (H) à la durée (D) de l’averse. Plutôt que de considérer l’averse entière et son intensité moyenne, on peut 98 s’intéresser aux intensités observées sur des intervalles de temps au cours desquels on aura enregistré la plus grande hauteur de pluie. On parle alors d’intensité maximale. Deux types de courbes déduites des enregistrements d’un pluviographe (pluviogramme) permettent d’analyser les averses d’une station : la courbe des hauteurs de pluie cumulée et le hyètogramme. La courbe des pluies cumulées donne en ordonnées, pour chaque instant (t), l’intégrale représentant la hauteur totale de pluie tombée depuis le temps 0 choisi comme origine (généralement le début de l’averse). En chaque point, la pente de la tangente à la courbe des pluies cumulées est égale à l’intensité instantanée de la pluie à l’instant considéré (Fig. 31). Fig. 31. Courbe des pluies cumulées enregistrées au cours de l’averse du 24 au 25 Mai 1992 à la station de Pont Bouchet. Le hyètogramme est un graphique en échelons donnant en abscisses le temps écoulé et en ordonnées l’intensité (I), exprimée le plus souvent en mm/h, de la pluie tombée (Fig. 32). Pour construire le hyètogramme, on divise le pluviogramme en un pas de temps t le plus petit possible (15 min, 30 min, 1 h, …). Toutefois, pour analyser les pluies orageuses de courte durée, un pas de temps d’une minute à cinq minutes serait souvent souhaitable voire même indispensable pour mieux représenter la variation de l’intensité des précipitations. 99 Fig. 32. Hyètogramme afférent à l’averse du 14 Mai 1976 à Guelma. En pratique on s’intéresse le plus souvent aux intensités moyennes maxima des pluies pour une durée donnée dite « intervalle de référence ». L’intérêt de cette notion d’intensité moyenne maximale afférente à un intervalle de temps (D) provient de ce que : « A égalité d’intensité, les pluies qui occasionnent le débit maximum en un point donné du réseau d’écoulement sont celles dont la durée de précipitation est au moins égale au temps de concentration du bassin versant (Réménieras, 1980). – la fréquence La fréquence correspond à la probabilité d’occurrence d’une averse particulière caractérisée par une durée et une intensité donnée ou les deux à la fois. Connaissant cette probabilité on déduira la durée de retour (ou l’intervalle de récurrence en années) de l’averse en question. Puisque les mesures pluviométriques dans la plupart des régions s’étalent sur des périodes assez courtes, les données statistiques sont extrapolées sur la base de la théorie des probabilités pour permettre d’estimer les pluies dont la durée de retour peut atteindre parfois 100 à 500 années. – la répartition spatiale de l’averse Il est souvent nécessaire, pour la prédétermination des crues par exemple, d’étudier, non seulement la répartition des précipitations sur la surface du bassin, mais leur distribution dans le temps au cours de la durée de l’averse. Les données de base de cette analyse sont fournies 100 par les diagrammes des pluviographes qui permettent d’établir exactement les hyètogrammes relatifs aux stations correspondantes. La première phase de l’étude consiste à établir pour chaque averse ou tout au moins pour celles qui ont fourni des intensités importantes une fiche comportant les éléments suivants: la ou les cartes isohyètes concernant tout ou partie de la durée de l’averse, les hyètogrammes relevés aux diverses stations et le hyètogramme résultant. Chaque carte met en évidence les divers centres de l’averse permettant ainsi de localiser les zones d’intensité maximale de pluie; ces derniers ne se trouvant que très exceptionnellement au droit d’une station pluviométrique. – l’averse type de projet Selon, l‟organisation mondiale de la météorologie (OMM, 2012), l‟averse type de projet est une averse observée ou hypothétique, sur laquelle on se base pour la conception d‟un ouvrage hydraulique.

Acquisition, mise en forme et construction de la base de données 

Données de base

La recherche de la loi Hauteur-Durée-Fréquence ou Intensité-Durée-Fréquence s’effectue sur la base des enregistrements pluviographiques du réseau pluviométrique de l‟ANRH. Les pluviogrammes sont dépouillés par un lecteur de courbes. La digitalisation a été réalisée par la méthode de dépouillement à intensités constantes. Les résultats de cette opération, longue et fastidieuse, sont fournis sous format papier ou numérique (fichier.txt ou fichier.xls). Le tableau 47, extrait du fichier pg_030301.xls relatif aux averses enregistrées à la station de Jijel entre 1984 et 2002, est une forme de présentation numérique des données pluviographiques fournies par le service hydrologique de l‟ANRH.