SALLE DES THESES
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Transfert des Nitrates du Bassin versant de la Tafna (Nord-Ouest de l’Algérie) vers la Mer Méditerranée Approche couplant mesures, modélisation et changement d’échelle vers les grands bassins versant Nord Africains / ZETTAM Amin
Titre : Transfert des Nitrates du Bassin versant de la Tafna (Nord-Ouest de l’Algérie) vers la Mer Méditerranée Approche couplant mesures, modélisation et changement d’échelle vers les grands bassins versant Nord Africains Type de document : texte imprimé Auteurs : ZETTAM Amin, Auteur ISBN/ISSN/EAN : doc-ecologie-11/02 Langues : Français (fre) Mots-clés : Nitrates-Sédiments-Etude in situ- SWAT-Tafna- Fleuves d'Afrique du Nord Résumé : الملخص:
2 تهتم هذه الدراسة بمكنزمات انتقال النترات والتربة في واد تافنة )200,7كم
( واألنهار الكبرى الساحلية الكبرى للشمال اإلفريقي من خالل مقاربة تجمع
بين الدراسة الميدانية والمحاكاة باستعمال نموذج سواط. الدراسة الميدانية مكنت من تقييم كمية النترات التي تأتي بها روافد تافنة، وأيضا تقدير مساهمته في تلويث
مياه المتوسط من خالل حساب كمية النترات التي يحملها للبحر، حيث أن الكمية المحمولة في موسم األمطار هي أكبر من كمية موسم االصطياف. النتائج المتحصل
عليها وضحت أن استغالل األراضي هو العامل األكثر تأثيرا في تركيز النترات. قسمت مناطق الدراسة حسب درجة التلوث، واتضح أن المناطق األكثر تلوثا
موزعة بشكل معاكس للمناطق األقل تلوثا. نتائج المحاكاة بينت مصدر مياه تافنة، حيث أن 59 %تأتي من المياه السطحية، 40 %من الجريان الجانبي و 01%
من المياه الجوفية. ينقل وادي تافنة مابين 37و86 طن سنويا من النترات و2942 طن سنويا من األتربة باتجاه المتوسط. وهناك كميات كبيرة تقدر بـ 27000
طن سنويا من األتربة )59 ،)%و مابين 80و طن سنويا 486( 62)%من النترات، تحتجزها السدود من الكمية اإلجمالية التي ينقلها الواد. تعميم الدراسة باستعمال
2 سواط على الملوية)860,55كم
كم7,200(تافنة (، 2
كم44,694(شلف (، 2
2 ،) واد الكبير الرمل)824,8كم
كم23,213( والمجردة ( 2
(مكن من حساب كمية النترات
3 المنقولة للبحر )5330 طن سنويا(، يساهم نهر الملوية بالكمية األكبر )32 ،)%بينما تقدر نسبة األتربة بـ 706.10
طن سنويا ويساهم واد الكبير الرمل بالكمية
األكبر )55 .)%تخزن سدود الشمال اإلفريقي نسبة 98 %من األتربة التي يمكن أن تنقص من مدة استغالل السدود و39 %من النترات التي تزيد في تلويث مياه
السدود.
الكلمات المفتاحية: نترات- أتربة- الدراسة الميدانية- سواط- تافنة- أنهار الشمال اإلفريقي الساحلية الكبرى.
Résumé :
Dans des contextes semi-arides et fortement anthropisés la caractérisation et la quantification des transferts de polluants dans
les eaux de surface et vers la mer est importante à appréhender pour aider à une meilleure gestion de la ressource en eau dans un contexte
de changements environnementaux. Sur le Nord-africain notamment la difficulté d’obtenir des données en quantité et qualité suffisante
est difficile. La présente étude s’intéresse aux mécanismes de transfert des nitrates et des sédiments à l’échelle du bassin versant de la
Tafna (7200 km2
) et des plus grands fleuves de l'Afrique du Nord par une approche couplant les mesures in situ et le modèle SWAT
(Soil and Water Assessment Tool). La partie in situ a permis de quantifier la quantité de nitrates apportée par les différents exutoires
des sous bassins de la Tafna. Elle a aussi mis en évidence la contribution du bassin versant à l’eutrophisation de la Méditerranée tout en
mesurant les quantités de nitrates acheminées vers les eaux marines. Les résultats ont mis en évidence les facteurs qui influent sur les
flux et les concentrations en nitrates et notamment l’occupation du sol et les barrages ont une grande influence sur les flux de nitrates
dans la Tafna. Les stations d’étude ont été classées selon un gradient d’eutrophisation, les stations amont présentant de fortes
concentrations en nitrates, elles s’opposent aux stations avals. Les résultats de simulation sur la période 2003 à 2011 ont montré qu’une
grande partie de l'eau de surface de la Tafna provient du ruissellement de surface (59%) et du flux latéral (40%), alors que la contribution
des eaux souterraines est insignifiante (1%). La Tafna transfère une quantité annuelle moyenne de 2942 t.an-1 de sédiment vers la mer.
SWAT a montré aussi que les barrages stockent une grande quantité de sédiments, plus de 27 000 t.an-1
(90% des sédiments transportés
par la Tafna). Le modèle reproduit aussi le flux de nitrates dans les stations de mesure entre 2003 et 2011. La Tafna transporte une
quantité moyenne annuelle de 37 à 86 tN.an-1
jusqu'à la Méditerranée. Sur la base de ces résultats, l’approche de modélisation a pemis
d’effectuer un changement d’échelle vers les grands bassins du nord-africain. La simulation a montré que les barrages de la Tafna
stockent une quantité importante de nitrates [80 à 486 tN.an-1
], qui représente en moyenne 62% de la quantité totale de nitrates
transportée annuellement par le fleuve. L’application du modèle sur les plus grands fleuves d'Afrique du Nord, Moulouya (55 860 km2
),
Tafna (7 200 km2
), Chélif (44 694 km2
) Oued el Kbir-Rhumel (8824 km2
) et Medjerda (23 213 km2
) a permis de représenter les flux
d'eau, de sédiments et de nitrate. Les fleuves de cette région transportent une quantité de sédiments de 706 .103
tan-1 vers la Mer ou le
fleuve Oued Kbir-Rhumel qui contribue à la plus grande quantité (55%).Le flux de nitrates transportés vers la mer est de 5330 tN.an-1
,
le fleuve Moulouya qui contribue à la plus grande quantité (32%). Les barrages de cette région stockent une grande quantité de sédiments
(98%) et de nitrates (39%) transportés par les fleuves vers la Méditerranée.
Mots clés : Nitrates-Sédiments-Etude in situ- SWAT-Tafna- Fleuves d'Afrique du Nord.
Summary
In semi-arid and highly anthropized area characterization and quantification of pollutant transfers in surface waters and to the
sea is important to understand and to help better management of water resources, especially in North Africa, where the of obtaining data
in quantity and sufficient quality is difficult. This study investigates mechanisms transfer of nitrate and sediment in the Tafna watershed
(7200 km2
) and at the biggest coastal rivers in North Africa with an approach, coupling in situ measurements and SWAT model (Soil
and Water Assessment Tool). The in situ part made it possible to quantify the quantity of nitrates exported by the different Tafna subbasins. It also highlighted the contribution of the watershed to eutrophication of the Mediterranean Sea by measuring the quantities of
nitrates transported to marine waters. The quantities transferred are important in the high water season while they decrease in the rivers
during the dry season. The results highlighted the factors that influence the nitrates flux and nitrate concentrations; the land use has a
great influence on the nitrate flux in the Tafna. The study stations were classified according to the eutrophication gradient. The upstream
stations with high nitrates concentration, oppose downstream stations. Modeling results showed that Tafna's surface water comes from
surface runoff (59%) and lateral flow (40%), while the contribution from groundwater was insignificant (1%). Tafna has transferred an
average annual amount of 2942 t.yr-1 of sediment to the sea. SWAT has also shown that dams store a large amount of sediment, over
27 000 t.yr-1
(90% of the sediments transported by Tafna). The model also reproduced the nitrates flux at the gauging stations between
2003 and 2011. The Tafna carries 37-86 tN.yr-1
to the Mediterranean Sea and Tafna dams store a large quantity of nitrates [80 and 486
tN.yr-1], which represents an average 62% of the total amount of nitrates transported annually by the river. The application of the model
at largest scale in North Africa, Moulouya (55,860 km2
), Tafna (7,200 km2
), Chelif (44,694 km2
) Oued el Kbir-Rhumel (8,824 km2
)
and Medjerda (23,213 km2
) showed that the rivers of this region carry 706.103
t.yr-1 of sediments to the Sea. The Oued Kbir-Rhumel
River contributes with the greatest quantity (55%), whereas the nitrate flows transported towards the sea is 5330 tN.yr-1
and the Medjerda
River contributes with the largest amount (32%). Dams in this region store a large amount of sediment (98%) and nitrate (39%)
transported by rivers to the Mediterranean.
Key words: Nitrates-Sediments-In situ study- SWAT-Tafna- Coastal Rivers in North AfricaTransfert des Nitrates du Bassin versant de la Tafna (Nord-Ouest de l’Algérie) vers la Mer Méditerranée Approche couplant mesures, modélisation et changement d’échelle vers les grands bassins versant Nord Africains [texte imprimé] / ZETTAM Amin, Auteur . - [s.d.].
ISSN : doc-ecologie-11/02
Langues : Français (fre)
Mots-clés : Nitrates-Sédiments-Etude in situ- SWAT-Tafna- Fleuves d'Afrique du Nord Résumé : الملخص:
2 تهتم هذه الدراسة بمكنزمات انتقال النترات والتربة في واد تافنة )200,7كم
( واألنهار الكبرى الساحلية الكبرى للشمال اإلفريقي من خالل مقاربة تجمع
بين الدراسة الميدانية والمحاكاة باستعمال نموذج سواط. الدراسة الميدانية مكنت من تقييم كمية النترات التي تأتي بها روافد تافنة، وأيضا تقدير مساهمته في تلويث
مياه المتوسط من خالل حساب كمية النترات التي يحملها للبحر، حيث أن الكمية المحمولة في موسم األمطار هي أكبر من كمية موسم االصطياف. النتائج المتحصل
عليها وضحت أن استغالل األراضي هو العامل األكثر تأثيرا في تركيز النترات. قسمت مناطق الدراسة حسب درجة التلوث، واتضح أن المناطق األكثر تلوثا
موزعة بشكل معاكس للمناطق األقل تلوثا. نتائج المحاكاة بينت مصدر مياه تافنة، حيث أن 59 %تأتي من المياه السطحية، 40 %من الجريان الجانبي و 01%
من المياه الجوفية. ينقل وادي تافنة مابين 37و86 طن سنويا من النترات و2942 طن سنويا من األتربة باتجاه المتوسط. وهناك كميات كبيرة تقدر بـ 27000
طن سنويا من األتربة )59 ،)%و مابين 80و طن سنويا 486( 62)%من النترات، تحتجزها السدود من الكمية اإلجمالية التي ينقلها الواد. تعميم الدراسة باستعمال
2 سواط على الملوية)860,55كم
كم7,200(تافنة (، 2
كم44,694(شلف (، 2
2 ،) واد الكبير الرمل)824,8كم
كم23,213( والمجردة ( 2
(مكن من حساب كمية النترات
3 المنقولة للبحر )5330 طن سنويا(، يساهم نهر الملوية بالكمية األكبر )32 ،)%بينما تقدر نسبة األتربة بـ 706.10
طن سنويا ويساهم واد الكبير الرمل بالكمية
األكبر )55 .)%تخزن سدود الشمال اإلفريقي نسبة 98 %من األتربة التي يمكن أن تنقص من مدة استغالل السدود و39 %من النترات التي تزيد في تلويث مياه
السدود.
الكلمات المفتاحية: نترات- أتربة- الدراسة الميدانية- سواط- تافنة- أنهار الشمال اإلفريقي الساحلية الكبرى.
Résumé :
Dans des contextes semi-arides et fortement anthropisés la caractérisation et la quantification des transferts de polluants dans
les eaux de surface et vers la mer est importante à appréhender pour aider à une meilleure gestion de la ressource en eau dans un contexte
de changements environnementaux. Sur le Nord-africain notamment la difficulté d’obtenir des données en quantité et qualité suffisante
est difficile. La présente étude s’intéresse aux mécanismes de transfert des nitrates et des sédiments à l’échelle du bassin versant de la
Tafna (7200 km2
) et des plus grands fleuves de l'Afrique du Nord par une approche couplant les mesures in situ et le modèle SWAT
(Soil and Water Assessment Tool). La partie in situ a permis de quantifier la quantité de nitrates apportée par les différents exutoires
des sous bassins de la Tafna. Elle a aussi mis en évidence la contribution du bassin versant à l’eutrophisation de la Méditerranée tout en
mesurant les quantités de nitrates acheminées vers les eaux marines. Les résultats ont mis en évidence les facteurs qui influent sur les
flux et les concentrations en nitrates et notamment l’occupation du sol et les barrages ont une grande influence sur les flux de nitrates
dans la Tafna. Les stations d’étude ont été classées selon un gradient d’eutrophisation, les stations amont présentant de fortes
concentrations en nitrates, elles s’opposent aux stations avals. Les résultats de simulation sur la période 2003 à 2011 ont montré qu’une
grande partie de l'eau de surface de la Tafna provient du ruissellement de surface (59%) et du flux latéral (40%), alors que la contribution
des eaux souterraines est insignifiante (1%). La Tafna transfère une quantité annuelle moyenne de 2942 t.an-1 de sédiment vers la mer.
SWAT a montré aussi que les barrages stockent une grande quantité de sédiments, plus de 27 000 t.an-1
(90% des sédiments transportés
par la Tafna). Le modèle reproduit aussi le flux de nitrates dans les stations de mesure entre 2003 et 2011. La Tafna transporte une
quantité moyenne annuelle de 37 à 86 tN.an-1
jusqu'à la Méditerranée. Sur la base de ces résultats, l’approche de modélisation a pemis
d’effectuer un changement d’échelle vers les grands bassins du nord-africain. La simulation a montré que les barrages de la Tafna
stockent une quantité importante de nitrates [80 à 486 tN.an-1
], qui représente en moyenne 62% de la quantité totale de nitrates
transportée annuellement par le fleuve. L’application du modèle sur les plus grands fleuves d'Afrique du Nord, Moulouya (55 860 km2
),
Tafna (7 200 km2
), Chélif (44 694 km2
) Oued el Kbir-Rhumel (8824 km2
) et Medjerda (23 213 km2
) a permis de représenter les flux
d'eau, de sédiments et de nitrate. Les fleuves de cette région transportent une quantité de sédiments de 706 .103
tan-1 vers la Mer ou le
fleuve Oued Kbir-Rhumel qui contribue à la plus grande quantité (55%).Le flux de nitrates transportés vers la mer est de 5330 tN.an-1
,
le fleuve Moulouya qui contribue à la plus grande quantité (32%). Les barrages de cette région stockent une grande quantité de sédiments
(98%) et de nitrates (39%) transportés par les fleuves vers la Méditerranée.
Mots clés : Nitrates-Sédiments-Etude in situ- SWAT-Tafna- Fleuves d'Afrique du Nord.
Summary
In semi-arid and highly anthropized area characterization and quantification of pollutant transfers in surface waters and to the
sea is important to understand and to help better management of water resources, especially in North Africa, where the of obtaining data
in quantity and sufficient quality is difficult. This study investigates mechanisms transfer of nitrate and sediment in the Tafna watershed
(7200 km2
) and at the biggest coastal rivers in North Africa with an approach, coupling in situ measurements and SWAT model (Soil
and Water Assessment Tool). The in situ part made it possible to quantify the quantity of nitrates exported by the different Tafna subbasins. It also highlighted the contribution of the watershed to eutrophication of the Mediterranean Sea by measuring the quantities of
nitrates transported to marine waters. The quantities transferred are important in the high water season while they decrease in the rivers
during the dry season. The results highlighted the factors that influence the nitrates flux and nitrate concentrations; the land use has a
great influence on the nitrate flux in the Tafna. The study stations were classified according to the eutrophication gradient. The upstream
stations with high nitrates concentration, oppose downstream stations. Modeling results showed that Tafna's surface water comes from
surface runoff (59%) and lateral flow (40%), while the contribution from groundwater was insignificant (1%). Tafna has transferred an
average annual amount of 2942 t.yr-1 of sediment to the sea. SWAT has also shown that dams store a large amount of sediment, over
27 000 t.yr-1
(90% of the sediments transported by Tafna). The model also reproduced the nitrates flux at the gauging stations between
2003 and 2011. The Tafna carries 37-86 tN.yr-1
to the Mediterranean Sea and Tafna dams store a large quantity of nitrates [80 and 486
tN.yr-1], which represents an average 62% of the total amount of nitrates transported annually by the river. The application of the model
at largest scale in North Africa, Moulouya (55,860 km2
), Tafna (7,200 km2
), Chelif (44,694 km2
) Oued el Kbir-Rhumel (8,824 km2
)
and Medjerda (23,213 km2
) showed that the rivers of this region carry 706.103
t.yr-1 of sediments to the Sea. The Oued Kbir-Rhumel
River contributes with the greatest quantity (55%), whereas the nitrate flows transported towards the sea is 5330 tN.yr-1
and the Medjerda
River contributes with the largest amount (32%). Dams in this region store a large amount of sediment (98%) and nitrate (39%)
transported by rivers to the Mediterranean.
Key words: Nitrates-Sediments-In situ study- SWAT-Tafna- Coastal Rivers in North AfricaRéservation
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