Modélisation pluie-débit et analyse du régime d'un bassin versant semi-aride sous influence nivale. Cas du bassin versant du Rheraya (Haut Atlas, Maroc)

Rainfall-Runoff modeling and hydrological regime analysis of a semi-arid snow-influenced catchment. Case of the Rheraya river (High Atlas, Morocco)

¹ Université Cadi Ayyad, Faculté de Sciences Semlalia, Marrakech, Maroc
E-mail : hajhoujiyoussef@gmail.com
² CESBIO, Université de Toulouse, IRD/UPS/CNRS/CNES, Toulouse, France
E-mail : simon.gascoin@cesbio.cnes.fr
³ Faculté des Sciences et Techniques, Beni-Mellal, Maroc

Résumé

Le débit des rivières et la recharge des nappes dans la région de Marrakech sont étroitement liés à la dynamique hydrologique dans le Haut-Atlas. Pour anticiper les effets du changement climatique dans cette région où la demande en eau est croissante, il est essentiel de mieux connaitre la contribution respective de la fonte de la neige et des pluies au débit des oueds de montagne.

Cette étude vise à modéliser les débits de l'oued Rheraya dans le Haut-Atlas marocain (225 km², altitudes comprises entre 1030 m et 4165 m) en prenant en compte la composante nivale. Pour cela, le modèle conceptuel global GR4J est appliqué sur la période 1989-2009 en y adjoignant le module CemaNeige qui simule la dynamique de la composante neigeuse de manière semi-distribuée. Ces travaux permettent d'affiner la caractérisation du régime hydrologique du bassin.

La fraction enneigée simulée se révèle corrélée avec celle extraite du produit neige MODIS durant la période 2000-2009 (R2 = 0,64). De plus, l'équivalent en eau de la neige simulé est cohérent avec celui mesuré par une station automatique durant la période 2004-2006 (R2 = 0,81). Enfin, nous obtenons une simulation des débits qui reproduit bien la très forte variabilité saisonnière et interannuelle. Le Nash relativement faible par rapport aux standards habituels (0,45) peut s'expliquer par la faible qualité des mesures de débit (régime d'oued à lit instable). En conclusion, le régime hydrologique de l'oued Rheraya est pluvio-nival avec une distribution des débits unimodale dont le maximum en avril coïncide avec la fonte des neiges. C'est à ce moment que les populations en aval sont les plus vulnérables au déficit de débit car les cultures irriguées entrent en période de croissance.

Abstract

River flow and groundwater recharge in the Marrakech region are closely linked to the hydrological dynamics in the High Atlas Mountains. To anticipate the effects of climate change in this area where the pressure on water resources is increasing, it is essential to quantify the contribution of snowmelt and rainfall to runoff. This study aims to modeling the runoff of the Rheraya River in the Moroccan High Atlas (225 km², elevations ranging between 1030 and 4165 m.a.s.l.) taking into account its snow component. For this purpose, the GR4J conceptual and lumped model was applied over the period 1989-2009, coupling it with the CemaNeige module for semi-distributed snow dynamics. This work allows for an improved characterization of the hydrologic regime of this watershed.

The daily snow coverage simulated by CemaNeige is in good agreement with that extracted from the MODIS snow product in the period 2000-2009 (R2 = 0,64). In addition, the simulated daily snow water equivalent is consistent with that measured at a weather station (2004-2006, R2 = 0,81). Finally, the runoff simulation reproduces quite well the strong seasonal and inter-annual variability. However, the low Nash value obtained as compared to standards (0,45), can be linked to the low quality of runoff measurements (unstable riverbed).

In conclusion, the hydrological regime of the Rheraya River is pluvio-nival with an unimodal distribution whose maximum in April is linked with snowmelt. It is at this time of the year that downstream populations are most vulnerable to the flow deficit because irrigated crops come into their growth period.