Application du modèle PREVIK dans l’analyse de la fonction de production appliquée au bassin versant du Haut Chelif (Nord- Ouest- Algérien)

Abstract

Ce mémoire de fin d'études s'inscrit dans le domaine de l'hydrologie appliquée et porte sur l'application du modèle PRÉVIK à la fonction de production dans le bassin versant du Haut Chelif (Nord-Ouest de l'Algérie), un bassin de 4 745 km² caractérisé par un climat semi-aride méditerranéen et une forte irrégularité des régimes pluviométriques et hydrologiques. L'objectif principal de ce travail est d'évaluer la capacité du modèle pluie–débit PRÉVIK développé par la SOGREAH en 1966 à reproduire la réponse hydrologique du bassin face aux épisodes pluvieux, et d'apprécier son intérêt comme outil d'aide à la prévision des crues. Dans un premier temps, une analyse des caractéristiques physiques, géologiques, morphologiques et climatiques du bassin a été réalisée, s'appuyant sur les données des stations hydrométriques d'Arib Chelif (1969–2011) et d'Arib Abda (1986–1993). La méthode des doubles cumuls a été appliquée pour vérifier l'homogénéité des séries pluviométriques, notamment entre les stations de Ghrib amont et Ghrib BGE, permettant de corriger les anomalies détectées et d'obtenir des chroniques fiables. Dans un second temps, le modèle PRÉVIK a été calibré sur l'épisode de crue du 25 janvier au 13 février 1987, à travers cinq essais successifs d'ajustement des paramètres hydrologiques. L'essai n°5 a été retenu comme optimal. Les résultats montrent que le modèle reproduit de manière globalement satisfaisante le pic de crue (Q ≈ 82,4 m³/s le 4 février 1987) et la phase de décrue, avec un léger déphasage temporel attribuable au pas de temps journalier et aux simplifications du modèle. Les prévisions testées aux horizons de 6, 12 et 16 jours confirment une meilleure précision à court terme, les écarts s'accroissant logiquement pour les horizons plus éloignés. En conclusion, le modèle PRÉVIK s'avère un outil simple, opérationnel et adapté à la prévision des crues à court terme sur le bassin du Haut Chelif, malgré des limites liées à la disponibilité des données et à la représentation simplifiée des processus physiques. This end-of-study dissertation focuses on the application of the PRÉVIK model's production function to the Haut Chelif watershed (North-Western Algeria), a 4,745 km² basin characterized by a semi-arid Mediterranean climate and highly irregular rainfall and streamflow regimes. The main objective is to assess the ability of the PRÉVIK rainfall–runoff model — developed by SOGREAH in 1966 — to reproduce the hydrological response of the basin to rainfall events, and to evaluate its usefulness as a flood forecasting tool. First, a thorough analysis of the basin's physical, geological, morphological and climatic characteristics was conducted using streamflow data from the Arib Chelif (1969–2011) and Arib Abda (1986–1993) gauging stations. The double-mass curve method was applied to verify the homogeneity of rainfall time series, enabling the detection and correction of inconsistencies between the Ghrib upstream and Ghrib BGE stations. The PRÉVIK model was then calibrated on the flood event of January 25 to February 13, 1987, through five successive parameter adjustment trials. Trial n°5 was selected as the best fit. Results show that the model satisfactorily reproduces the flood peak (Q ≈ 82.4 m³/s on February 4, 1987) and the recession limb, with a slight time lag attributable to the daily time step and model simplifications. Forecasts tested at 6-, 12- and 16-day horizons confirm higher accuracy at short-term ranges, with errors increasing at longer forecast horizons. In conclusion, the PRÉVIK model proves to be a simple, operational and suitable tool for short-term flood forecasting in the Haut Chelif basin, despite limitations related to data availability and the simplified representation of physical processes. تندرج هذه المذكرة ضمن مجال الهيدرولوجيا التطبيقية، وتهدف إلى دراسة تطبيق نموذج PRÉVIK على وظيفة الإنتاجالهيدرولوجي في حوض وادي الشلف الأعلى (شمال غرب الجزائر)، وهو حوض مائي تبلغ مساحته 4745 كلم² ويتميز بمناخ شبه جاف متوسطي وبعدم انتظام واضح في التساقطات المطرية والأنظمة الهيدرولوجية. يتمثل الهدف الرئيسي لهذا العمل في تقييم قدرة نموذج المطر–الجريان PRÉVIK، الذي طورته مؤسسة SOGREAHسنة 1966، على تمثيل الاستجابة الهيدرولوجية للحوض أثناء الأحداث المطرية، وتقدير مدى فعاليته كأداة مساعدة في التنبؤ بالفيضانات. في المرحلة الأولى، تم إجراء دراسة للخصائص الفيزيائية والجيولوجية والمورفولوجية والمناخية للحوض بالاعتماد على معطيات المحطات الهيدرومترية عريب الشلف (1969–2011) وعريب عبدة (1986–1993). كما تم تطبيق طريقة التراكمات المزدوجة (Double Mass Curve) للتحقق من تجانس السلاسل المطرية، خاصة بين محطتي غريب المنبع وغريب BGE، مما سمح بتصحيح الشذوذات المكتشفة والحصول على سلاسل زمنية موثوقة. في المرحلة الثانية، تمت معايرة نموذج PRÉVIK بالاعتماد على حدث الفيضان المسجل خلال الفترة الممتدة من 25 جانفي إلى 13 فيفري 1987، وذلك من خلال خمسة اختبارات متتالية لضبط المعلمات الهيدرولوجية. وقد تم اعتماد المحاولة الخامسة باعتبارها الأفضل. أظهرت النتائج أن النموذج استطاع إعادة تمثيل ذروة الفيضان بصورة مرضية عموماً (م³/ثا Q ≈ 82.4 بتاريخ 4 فيفري 1987) وكذلك مرحلة الانحسار، مع وجود انزياح زمني طفيف يُعزى إلى اعتماد خطوة زمنية يومية وإلى تبسيط العمليات الفيزيائية داخل النموذج. كما أكدت اختبارات التنبؤ عند الآفاق الزمنية 6 و12 و16 يوماً أن دقة التنبؤ تكون أفضل على المدى القصير، بينما تزداد الفوارق تدريجياً مع زيادة أفق التنبؤ، وهو أمر متوقع في النمذجة الهيدرولوجية. وفي الختام، يتبين أن نموذج PRÉVIK يمثل أداة بسيطة وعملية وملائمة للتنبؤ بالفيضانات قصيرة المدى في حوض الشلف الأعلى، رغم وجود بعض القيود المرتبطة بتوفر البيانات وبالتمثيل المبسط للعمليات الفيزيائية.