ETUDE DE L’EVAPORATION DES EAUX DE BARRAGES RESERVOIRS EN REGIONS ARIDES

Abstract

الهدف من هذا العمل هو دراسة التبخر في السدود المتواجدة في المناطق الجافة او شبه جافة. ولهذا الغرض تمت دراسة خمسة سدود نذكر منها: سد منبع الغزلان (بسكرة)، سد فم الغرزة (بسكرة)، سد بريزينة (البيض)، سد فوم القيس (خنشلة) واخيرا سد جرف تربة (بشار).

كان من الضروري تحليل البيانات المناخية لكل منطقة توجد فيها هذه السدود بالإضافة إلى نظرة شاملة على كل من الغطاء النباتي والموارد المائية لكل منطقة اين تتواجد السدود المذكورة اعلاه. حيث تمت مناقشة العوامل المناخية التي تؤثر على ظاهرة التبخر (درجة حرارة الهواء وسرعة الرياح والرطوبة النسبية والضغط الجوي ودرجة حرارة الماء والإشعاع الشمسي وضوء النهار) بالتفصيل لكل منطقة. حيث تبين بان هذه المناطق تتميز بانخفاض معدل هطول الأمطار بأقل من 150 مم / سنة ويمكن أن تصل درجات حرارة الهواء المرتفعة من45 درجة مئوية الى 50 درجة مئوية في الصيف، مما يعزز التبخر بكميات معتبرة تصل إلى 1500 ملم في المناطق الجافة.

للإشارة حاول العديد من الباحثين تطوير نماذج تجريبية تسمح بتقدير التبخر من المسطحات المائية باستخدام العوامل المناخية التي تؤثر على التبخر في المنطقة المدروسة. ومن بينهم اخترنا أربعة وخمسين (54) نموذجًا معتمدًا على النحو التالي: بنمان ، سلاتير ماكلروي ، بريستلي-تايلور ، ستيوارت -روس ، ديبروين، ديبروين-كيجمان، بروتسايرت-ستريكلر ، بينمان-بروتسايرت وبينمان-مونتيث فاو، كوزمين، إيفانوف ، ماير ، روهر ، بنمان ، كونستانتينوف ، دالتون ، ماهرينجر ، فيكولينا ، نموذج المنظمة العالمية للأرصاد الجوي ، ترابرت ، ماير ، أودين -1، ريان هارلمان ، هورتون ، بروكامب -وينر ، شولياكوفسكي ، هاربيك ، جنسن هايس ، ستيفنس -ستيوارت ،ماكين, ماكجينيس -بوردن، كابريو ، دورنبوس -برويت، هارجريف -ساماني ، ريتشي ، ألن ، أبتو ، دروجرز- ألن ، ارماك-1 ، ارماك-2 ، اودين-2 ، ترايكوفيتش ، الطبري طلائ، بارتي، جوري، بلاني -كريدل ، باباداكيس ، هامون -1، هامون-2 ، ليناكر ، خروفا ، بوطاوطاو و اخيرا ليو.

لقد حاولنا تطوير نماذج تجريبية لتقدير التبخر لكل من الخمسة سدود التي تمت دراستها. بدأنا بأربعة نماذج محددة: النموذج -1 (سد جرف تربة)؛ النموذج -2 (سد منبع الغزلان وسد فوم الغرزة)؛ النموذج- 3 (سد بريزينة بالبيض)؛ النموذج- 4 (سد فم القيس بخنشلة). أظهرت هذه النماذج نتائج رقمية جد ممتازة وبيانية جيدة جدًا. تم اقتراح نموذجين (ا) و (ب) لتقدير تبخر لجميع السدود الخمسة. تُظهر نتائج النموذج المقترح(ا) نتائج جيدًة لتقدير التبخر للسدود الخمسة: معامل الارتباط أكبر من 0,84، ونسبة مجموع الرتب (RSR) اقل او يساوي 0,54 ومعيار ناش ساتكليف (NSE) أكبر او يساوي القيمة العددية 0,83.

كما تم ايضا اقتراح نموذج تجربي ثاني(ب) والنتائج العددية والبيانية للنموذج اثبتت فعاليتها حسب النتائج الإحصائية للسدود الخمس وهي كالتالي: معامل الارتباط أكبرمن 0,80، ونسبة مجموع الرتب (RSR) اقل او يساوي 0,44 ومعيار ناش ساتكليف (NSE) أكبر او يساوي القيمة العددية 0,81.

The objective of this thesis is the study of the evaporation from reservoir-dams in arid regions. Therefore, five Dam-reservoirs were chosen. We cite: Fontaine des Gazelles Dam-reservoir (Biskra), Foum El-Gherza Dam-reservoir (Biskra), Brezina Dam-reservoir (Al-Bayadh), Foum El-Guiess Dam-reservoir (Khenchela) and Djorf-Torba Dam-reservoir (Bechar). It was necessary to analyze climatic data for each region where these dams are located, as well as the vegetation cover and water resources. The climatological factors which influence the phenomenon of evaporation (air temperature, wind speed, relative humidity, atmospheric pressure, water temperature, solar radiation and daylight) were discussed in details for each region. These regions are characterized by low rainfall of less than 150 mm/year and high air temperature can reach 45 °C and even 50 °C in summer, favoring significant evaporation reaching 1500 mm in arid regions. Several researchers have tried to develop empirical models to estimate the evaporation from water bodies while using climatological factors influencing evaporation in the studied region. We have chosen fifty four models (54) approved as suitable: Penman, Slatyer-Mcllroy, Priestley-Taylor, Stewart-Rouse, Debruin, Debruin-Keijman, Brutsaert-Strickler, Penman-Brutsaert, Penman-Monteith FAO, Kuzmin, Ivanov, Meyer, Roher, Penman, Konstantinov, Dalton, Mahringer, Vikulina,WMO, Trabert, Meyer, Oudin-1, Rayan-Harleman, Horton, Brockamp-Wenner, Shuliakovski, Harbeck et al, Jensen-Haise, Stephens-Stewart, Makkink, McGuinness-Bordne, Caprio, Doorenbos-Pruitt, Hargreave-Samani, Ritchie, Allen, Abtew, Droogers-Allen, Irmak et al -1, Irmak et al-2, Oudin-2, Trajkovic, Tabari-Talaee, Berti et al, Djori et al, Blaney-Criddle, Papadakis, Hamon, Hamon, Szász, Linacre, Kharrufa, Boutoutaou and Liu et al. First, we tried to develop empirical models to estimate evaporation for each studied dam. We started with four specific models: Model-1 (Djorf-Torba Dam); Model-2 (Fontaine des Gazelles and Foum El-Gherza dams); Model-3 (Brezina Dam); Model-4 (Foum El-Guiess Dam). These models showed excellent performance with very good numerical and graphic results. Two models (A and B) have been proposed for the estimation of evaporation from the five dams. The results of the proposed model-A show very good performance for the five reservoir-dams: The correlation coefficients are > 0,84, the RSR (Rank Sum Ratio) are ≤ 0,54 and the Nash-Sutcliffe criterion (NSE) are ≥ 0, 83. Also, the numerical and graphical results of Model -B were approved because the statistical indexes of the five dams show perfect performance: The correlation coefficient is > 0,80, the RSR (Rank Sum Ratio) is ≤ 0,44 and the Nash criterion- Sutcliffe (NSE) is ≥ 0,81.

L’objectif de ce travail est l’étude de l’évaporation des barrages-réservoirs dans les régions arides. Donc, cinq barrages-réservoirs ont été étudiés. Nous citons : Barrage-réservoir de Fontaine des gazelles (Biskra), Barrage-réservoir de Foum El-Gherza (Biskra), Barrage-réservoir de Brézina (Al-Bayadh), Barrage-réservoir de Foum El-Guiess (Khenchela) et Barrage-réservoir de Djorf-Torba (Béchar). L’analyse des données climatiques de chaque région où se trouvent ces barrages-réservoirs a été nécessaire ainsi que le couvert végétal et les ressources en eau. Les facteurs climatologiques qui influent sur le phénomène d’évaporation (la température de l’air, la vitesse du vent, l’humidité relative, la pression atmosphérique, la température de l’eau, le rayonnement solaire et la lumière du jour) ont été abordés en détails pour chaque région d’étude. Ces régions sont caractérisées par des faibles précipitations inférieures à 150 mm/ an et de fortes températures de l’air peuvent atteindre en été 45°C et même 50°C favorisant une évaporation importante atteignant 1500 mm en région aride. Plusieurs chercheurs ont essayé d’élaborer des modèles empiriques permettant l’estimation de l’évaporation des plans d’eau tout en utilisant les facteurs climatologiques influant sur l’évaporation dans la région étudiée. Nous avons choisi cinquante-quatre modèles (54) approuvés comme adéquats : Penman, Slatyer-Mcllroy, Priestley-Taylor, Stewart-Rouse, Debruin, Debruin-Keijman, Brutsaert-Strickler, Penman-Brutsaert, Penman-Monteith FAO, Kuzmin, Ivanov, Meyer, Roher, Penman, Konstantinov, Dalton, Mahringer, Vikulina,WMO, Trabert, Meyer, Oudin-1, Rayan-Harleman, Horton, Brockamp-Wenner, Shuliakovski, Harbeck et al, Jensen-Haise, Stephens-Stewart, Makkink, McGuinness-Bordne, Caprio, Doorenbos-Pruitt, Hargreave-Samani, Ritchie, Allen, Abtew, Droogers-Allen, Irmak et al-1, Irmak et al-2, Oudin-2, Trajkovic, Tabari-Talaee, Berti et al, Djori et al, Blaney-Criddle, Papadakis, Hamon, Hamon, Szász, Linacre, Kharrufa, Boutoutaou et Liu et al. Nous avons essayé d’élaborer des modèles empiriques permettant d’estimer l’évaporation pour chaque cinq barrages-réservoirs étudiés. On a commencé avec quatre modèles spécifiques : Modèle-1 (Barrage Djorf-Torba) ; Modèle-2 (Barrages de Fontaine des Gazelles et Foum El-Gherza) ; Modèle-3 (Barrage Brézina) ; Modèle-4 (Barrage Foum El-Guiess). Ces modèles ont montré des excellentes performances avec de très bons résultats numériques et graphiques. Deux modèles (A et B) ont été proposés pour l’estimation de l’évaporation des cinq barrages-réservoirs. Les résultats du modèle-A proposé montrent de très bonnes performances pour les cinq barrages-réservoirs : Le coefficient de corrélation est supérieur à 0,84, le RSR (Rapport de la Somme des Rangs) est ≤ 0,54 et le critère de Nash-Sutcliffe (NSE) est ≥ 0,83. Aussi, les résultats numériques et graphiques du Modèle –B ont été approuvés du fait que les indexes statistiques des cinq barrages sont comme suit : Le coefficient de corrélation est > 0,80, le RSR (Rapport de la Somme des Rangs) est ≤ 0,44 et le critère de Nash-Sutcliffe (NSE) est ≥ 0,81.