Doctoral Dissertations

Permanent URI for this collection

http://172.16.30.20:4000/handle/123456789/26859

Browse

Now showing 1 - 8 of 8

Open Access
Contribution to the study of dams’ water quality in Algeria
(université msila, 2021) Ahmed Amin SOLTANI
Algeria has always experienced a shortage of water resources in recent decades, and the situation has gotten worse when water quality has reached high levels of deterioration. The main objective of this thesis is to evaluate the surface water quality of a large number of Algerian dams in order to identify the most contaminated areas of the country and the factors that may lead to that. The present contribution has been divided into two-fold. The first study is devoted to assessing the water quality of forty-seven (47) dams, described with 10 Physico-chemical parameters, during 11 months (2019), and located over the four principal northern watersheds using a newly developed Water Quality Index based on the Data Envelopment Analysis (DEA-DQI) approach. The results of the proposed index revealed that 21.27%, 27.66%, 25.53%, 4.25%, and 21.27% of all dams are classified as " Poor", "Marginal", "Average", "Good", and "Excellent" water quality, respectively. The best water quality is found in the "Kissir" dam and the worst one in the "Bougara" dam. It is noteworthy that the dams with the worst water quality are located in the Oranie-Chott-Chergui watershed (OCC), in the western region, due to uncontrolled municipal-industrial discharges and agricultural fertilization practices. These results can also be interpreted by the agent of drought due to the impact of climate change. Among all the selected dams, Beni Haroun (BH) dam has been studied separately as a specific case in the second part of our contribution, given its major importance in the country. Under the same framework of an integrated approach with a dataset of 22 parameters observed during 11 years (2000-2010), several methods were employed, including the Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index (CCME-WQI), Principal Component Analysis and Factor Analysis (PCA/FA), K-means clustering and Ordinary Least Squares (OLS) to perform a comprehensive assessment of the water quality of BH dam and its upstream viz. Wadi Rhumel (WR). CCME-WQIs showed that BH dam is characterized by "Poor" water quality for drinking, irrigation, industry, and aquatic life, with indices of 17, 40, 42, and 32, respectively. Besides, K-means algorithm shows a clear similarity in water quality between BH dam and WR, which indicates it is the main pollution source of the dam's water. PCA/FA found that the water quality of BH dam is influenced by two major pollution factors: (i) natural processes and (ii) non-point source anthropogenic pollution. The most impressive finding of such a study is certainly the positive trend in WQIs using OLS, which is rather promising.
Open Access
Etude des précipitations extrêmes dans le contexte de changement climatique : Cas du bassin versant de Hodna
(University of M'sila, 2021) ZEROUAL, Sara; Enca/Boutaghane Hamouda
Le changement climatique est désormais avéré, et les régions de la Méditerranée ont été classifiées parmi des «points chauds» de ce changement. Un air plus chaud est capable de contenir plus d'humidité, et donc les événements qui affaiblissent la colonne atmosphérique d'humidité deviendront, en moyenne, plus extrêmes. L'Algérie, l'un des pays de la rive sud de la Méditerranée, a subi de nombreux événements destructeurs, des crues et des inondations éclairs lors des 50 années précédentes, faisant de ces événements de précipitations les catastrophes naturelles les plus destructrices de la région du Nord. Les trois rapports du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ont indiqué que l’augmentation de ce risque de précipitations extrêmes continuera probablement au cours du 21ème siècle dans les régions méditerranéennes. En conséquence, la connaissance de l’évolution spatiotemporelle des extrêmes dans le passé récent et le futur restent l'outil le plus fondamental pour la gestion des risques en Algérie. Dans cette perspective, cette thèse a pour objectif de contribuer à améliorer les informations relatives à la gestion du risque de précipitations extrêmes sous l'effet du changement climatique dans le bassin versant de l'Hodna. La thèse comporte (1) l’analyse de la variabilité spatiotemporelle des indices de précipitations extrêmes et leurs relations avec quatre (04) indices climatiques des oscillations atmosphériques globales (ICOAG) au niveau de 23 stations pluviométriques du bassin Hodna pendant la période 1961-2012. Pour l’ensemble des stations étudiées, une diminution significative de la tendance des indices de précipitation extrêmes a été observée. L'analyse de corrélation canonique (ACC) montre que les anomalies détectées dans les indices climatiques extrêmes suivent la variabilité de l'MOI et du SOI. (2) L'évaluation du risque futur des évènements de précipitations extrêmes en termes d’indice climatique extrême selon deux scénarios d'émission (RCP 4.5 et 8.5). Dans les deux périodes du futur (2022-2058 et 2064-2100) étudiées, il ressort que le modèle climatique régional RCA version 4 (Rossby Center Atmosphere model) anticipe une diminution des indices ‘PRCPTOT’ et ‘CWD’ et un accroissement dans les indices restants, dont le taux de changement est plus élevé avec RCP 85 et durant la période 2064-2100. (3) Développement d’une méthodologie, en l'absence d'enregistrements pluviographiques de pluies orageuses, pour la construction des courbes enveloppes mensuelles permettant de fournir une relation entre la période de retour et les valeurs mensuelles des précipitations extrêmes. Cette relation permet de conclure que les cas de risque "élevé" sont prétendus à apparaître en juin, où la valeur de la période de retour de 100 ans correspond à 380 mm en juin. Aussi, ils sont susceptibles d'apparaître en Mai et ensuite en Novembre ; le risque "moyen" se produit en Août, qui correspond à une période de retour de 50 ans avec 110 mm de précipitations prévues. Le mois suivant dans cette catégorie de risque est la zone de transition de juin-août à septembre ; le risque "faible" d'occurrence des inondations est circonscrit au mois de septembre pour des périodes de retour allant jusqu'à 50 ans. (4) Application des méthodologies des précipitations maximales probables (PMP) et des crues maximales probables (CMP) au niveau de 23 stations pluviométriques dans le bassin du Hodna, en vue de régionaliser un abaque de calcul des valeurs de l’hydrogramme de crue maximum probable (Qmax, temps de monté et de base) en fonction d'un ensemble de niveaux de risque. L’abaque est utilisable pour la conception de futures structures hydrauliques pour la protection contre les inondations (barrages, déversoirs, canaux de protection contre les inondations) à condition qu'un niveau de risque prédéterminé soit accepté pour le lieu d'étude. Également, il est constaté une augmentation de 10-20% dans les PMP futures en utilisant les données journalières du modèle régional RCA4 par rapport aux PMP calculées au niveau des données observées de 23 stations durant la période de référence.
Open Access
Couplage de modèles 1D et 2D pour l’étude du transport sédimentaire en rivière et cours d’eau lors des crues
(university of M'sila, 2021) MEZBACHE, Salheddine
This study deals with one-dimensional, two-dimensional hydro-sedimentary numerical modeling and the coupled modeling of the 1D hydro-sedimentary model to a 2D hydrosedimentary model in rivers and streams. First, we show the theoretical basis. Next, the RubarBE, Rubar 20TS and Coupling codes of INRAE-Lyon are described, which are used to perform the 1D, 2D and coupling simulations respectively. The use of explicit numerical schemes permits to treat the cases in which the boundary becomes dry or wet without stability problems. These codes use mean diameter and standard deviation to represent sediment transport which simplifies the study. They give many results like: the maximum water depths or the limit of a flood, the longitudinal and transverse evolution of the river bed and its floodplain, flow discharge, sediment discharge, velocities, diameters evolution, etc. . In general, the results of the various modelizations are similar. The coupled model is stable even in the event of generalized overflow on the banks or through the dike breach. For lateral coupling, the coupled model saves computation time compared to a 2D model and provides valuable results concerning the flood characteristics as well as the evolution of the topography of the bed. However, the similar simplified representation of the sediment characteristics in the 1-D and 2-D models, revealed deviations in the case of the upstream / downstream coupling which takes place at a cross section perpendicular to the flow direction, because the assumption of homogeneous velocity and concentration is not valid for estimating sediment transport this time. Further research is needed to be able to define an appropriate sediment distribution for the 2D side of the boundary between the two models.
Open Access
Etude des précipitations extrêmes dans le contexte de changement climatique : Cas du bassin versant de Hodna
(Université de M'sila, 2022) ZEROUAL Sara
Le changement climatique est désormais avéré, et les régions de la Méditerranée ont été classifiées parmi des «points chauds» de ce changement. Un air plus chaud est capable de contenir plus d'humidité, et donc les événements qui affaiblissent la colonne atmosphérique d'humidité deviendront, en moyenne, plus extrêmes. L'Algérie, l'un des pays de la rive sud de la Méditerranée, a subi de nombreux événements destructeurs, des crues et des inondations éclairs lors des 50 années précédentes, faisant de ces événements de précipitations les catastrophes naturelles les plus destructrices de la région du Nord. Les trois rapports du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ont indiqué que l’augmentation de ce risque de précipitations extrêmes continuera probablement au cours du 21ème siècle dans les régions méditerranéennes. En conséquence, la connaissance de l’évolution spatiotemporelle des extrêmes dans le passé récent et le futur restent l'outil le plus fondamental pour la gestion des risques en Algérie. Dans cette perspective, cette thèse a pour objectif de contribuer à améliorer les informations relatives à la gestion du risque de précipitations extrêmes sous l'effet du changement climatique dans le bassin versant de l'Hodna. La thèse comporte (1) l’analyse de la variabilité spatiotemporelle des indices de précipitations extrêmes et leurs relations avec quatre (04) indices climatiques des oscillations atmosphériques globales (ICOAG) au niveau de 23 stations pluviométriques du bassin Hodna pendant la période 1961-2012. Pour l’ensemble des stations étudiées, une diminution significative de la tendance des indices de précipitation extrêmes a été observée. L'analyse de corrélation canonique (ACC) montre que les anomalies détectées dans les indices climatiques extrêmes suivent la variabilité de l'MOI et du SOI. (2) L'évaluation du risque futur des évènements de précipitations extrêmes en termes d’indice climatique extrême selon deux scénarios d'émission (RCP 4.5 et 8.5). Dans les deux périodes du futur (2022-2058 et 2064-2100) étudiées, il ressort que le modèle climatique régional RCA version 4 (Rossby Center Atmosphere model) anticipe une diminution des indices ‘PRCPTOT’ et ‘CWD’ et un accroissement dans les indices restants, dont le taux de changement est plus élevé avec RCP 85 et durant la période 2064-2100. (3) Développement d’une méthodologie, en l'absence d'enregistrements pluviographiques de pluies orageuses, pour la construction des courbes enveloppes mensuelles permettant de fournir une relation entre la période de retour et les valeurs mensuelles des précipitations extrêmes. Cette relation permet de conclure que les cas de risque "élevé" sont prétendus à apparaître en juin, où la valeur de la période de retour de 100 ans correspond à 380 mm en juin. Aussi, ils sont susceptibles d'apparaître en Mai et ensuite en Novembre ; le risque "moyen" se produit en Août, qui correspond à une période de retour de 50 ans avec 110 mm de précipitations prévues. Le mois suivant dans cette catégorie de risque est la zone de transition de juin-août à septembre ; le risque "faible" d'occurrence des inondations est circonscrit au mois de septembre pour des périodes de retour allant jusqu'à 50 ans. (4) Application des méthodologies des précipitations maximales probables (PMP) et des crues maximales probables (CMP) au niveau de 23 stations pluviométriques dans le bassin du Hodna, en vue de régionaliser un abaque de calcul des valeurs de l’hydrogramme de crue maximum probable (Qmax, temps de monté et de base) en fonction d'un ensemble de niveaux de risque. L’abaque est utilisable pour la conception de futures structures hydrauliques pour la protection contre les inondations (barrages, déversoirs, canaux de protection contre les inondations) à condition qu'un niveau de risque prédéterminé soit accepté pour le lieu d'étude. Également, il est constaté une augmentation de 10-20% dans les PMP futures en utilisant les données journalières du modèle régional RCA4 par rapport aux PMP calculées au niveau des données observées de 23 stations durant la période de référence
Open Access
Qualité des eaux souterraines et origine des nitrates dans la région El Maadher de Bousaada
(UNIVERSITE DE M’SILA, 2022) Tahar, Selmane; ENCA/Dougha Mostafa
La plaine de Maadher à Bousaada est une zone semi-aride située au sud de la capitale Alger. Elle se caractérise par l'abondance des activités agricoles, les eaux souterraines étant la principale source d'irrigation et de consommation dans la région. En raison du changement climatique, de l'augmentation de la population et de leurs activités, les eaux souterraines ont connu une détérioration de leur qualité et des déséquilibres dans leur composition chimique. L'identification de la chimie des eaux souterraines et des processus hydrochimiques dans l'aquifère mixte de la région était l'un des objectifs de ce travail. La qualité des eaux souterraines pour la consommation et l'irrigation a été évaluée et catégorisée. L'origine de la pollution par les nitrates dans les eaux souterraines a été étudiée. Les diagrammes de Piper et Gibbs, les méthodes multivariées d'ACP et de CAH et la technique SIG avec les modèles de krigeage et de IDW ont été utilisés pour analyser la chimie de l'eau et les processus hydrogéochimiques dans cette étude. Le résultat a montré que l'eau est de qualité chimique moyenne. Le faciès hydrochimique dominant des échantillons est de type : Chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne pollué par les nitrates, avec la présence de processus d'échange d'ions inverses et la dominance des ions alcalino-terreux et des anions acides forts. Selon l'importance de la minéralisation, les échantillons ont été séparés en trois groupes d'eau distincts et la région polluée a été localisée à l'aide de méthodes ACP et CAH multivariées. Des campagnes d'échantillonnage d'eau de 1967 au 2021 ont été utilisées, les indices d'irrigation, les indices de qualité de l'eau potable et la technique SIG ont montré que tous les échantillons sont acceptables pour l'irrigation. Les indices de qualité ont montré que la partie nord de la zone El Maadher est de mauvaise qualité, la partie sud-est de bonne qualité et la qualité moyenne se situe au milieu de la zone. La présentation SIG par le modèle de krigeage a montré que les paramètres physico-chimiques évoluent selon le sens d'écoulement des eaux souterraines ; des concentrations élevées dans le nord de la zone d'étude et de faibles concentrations dans le sud, à l'exception des nitrates, qui étaient plus élevés près des emplacements de dépression de l'oued Bousaada. La contamination des eaux de la région par les nitrates a été suivie comme un cas particulier en raison de sa présence dans les eaux souterraines et de son danger pour la santé publique. Lorsqu’il a été déterminé que la pollution par les nitrates de la région a commencé il y a des décennies et s'est considérablement aggravée récemment. Les sources potentielles de contamination comprennent les traces des eaux usées et les déchets solides déversés dans l’oued de Bousaada, les pratiques agricoles intensives (fumier animal) et la présence de fosses septiques dans la région.
Open Access
THEME Qualité des eaux souterraines et origine des nitrates dans la région El Maadher de Bousaada
(université msila, 2023) Tahar Selmane
La plaine de Maadher à Bousaada est une zone semi-aride située au sud de la capitale Alger. Elle se caractérise par l'abondance des activités agricoles, les eaux souterraines étant la principale source d'irrigation et de consommation dans la région. En raison du changement climatique, de l'augmentation de la population et de leurs activités, les eaux souterraines ont connu une détérioration de leur qualité et des déséquilibres dans leur composition chimique. L'identification de la chimie des eaux souterraines et des processus hydrochimiques dans l'aquifère mixte de la région était l'un des objectifs de ce travail. La qualité des eaux souterraines pour la consommation et l'irrigation a été évaluée et catégorisée. L'origine de la pollution par les nitrates dans les eaux souterraines a été étudiée. Les diagrammes de Piper et Gibbs, les méthodes multivariées d'ACP et de CAH et la technique SIG avec les modèles de krigeage et de IDW ont été utilisés pour analyser la chimie de l'eau et les processus hydrogéochimiques dans cette étude. Le résultat a montré que l'eau est de qualité chimique moyenne. Le faciès hydrochimique dominant des échantillons est de type : Chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne pollué par les nitrates, avec la présence de processus d'échange d'ions inverses et la dominance des ions alcalino-terreux et des anions acides forts. Selon l'importance de la minéralisation, les échantillons ont été séparés en trois groupes d'eau distincts et la région polluée a été localisée à l'aide de méthodes ACP et CAH multivariées. Des campagnes d'échantillonnage d'eau de 1967 au 2021 ont été utilisées, les indices d'irrigation, les indices de qualité de l'eau potable et la technique SIG ont montré que tous les échantillons sont acceptables pour l'irrigation. Les indices de qualité ont montré que la partie nord de la zone El Maadher est de mauvaise qualité, la partie sud-est de bonne qualité et la qualité moyenne se situe au milieu de la zone. La présentation SIG par le modèle de krigeage a montré que les paramètres physico-chimiques évoluent selon le sens d'écoulement des eaux souterraines ; des concentrations élevées dans le nord de la zone d'étude et de faibles concentrations dans le sud, à l'exception des nitrates, qui étaient plus élevés près des emplacements de dépression de l'oued Bousaada. La contamination des eaux de la région par les nitrates a été suivie comme un cas particulier en raison de sa présence dans les eaux souterraines et de son danger pour la santé publique. Lorsqu’il a été déterminé que la pollution par les nitrates de la région a commencé il y a des décennies et s'est considérablement aggravée récemment. Les sources potentielles de contamination comprennent les traces des eaux usées et les déchets solides déversés dans l’oued de Bousaada, les pratiques agricoles intensives (fumier animal) et la présence de fosses septiques dans la région
Open Access
Watershed scale flood hazard modeling at the Hodna large basin in central Algeria
(université msila, 2023) Nour El Houda BELAZREG
Flooding is a huge problem worldwide, especially in North african countries. The Intergovernmental Panel on climate change (IPCC) has considered North Africa as one of the major regions facing climate change impact in the world. Flood risk is composed of three main elements, including hazard, exposure and vulnerability. In addition, flood damages have been increasing as a result of climate change, land use change as well as the increased number of residential areas along flood-prone areas. Therefore, assessment of flood discharge rates and flood risk is essential for a good management and mitigation measures. The Hodna basin has been considered for this research. With its large area equals to 26 000 km², the Hodna basin is the fifth largest basin in Algeria. It is an endorheic basin constitutes of eight sub-basins, among them the saline lake Chott-El-Hodna. To respond to the previous mentioned issues, this thesis aims at: i) assess peak flows for different return periods (10-year, 50-year, 100-year and 1000-year) based on empirical and statistical formulas and extreme daily precipitation; ii) use the one dimensional steady flow hydraulic model of HEC-RAS software to assess the impact of these peak flows on provinces may be facing flooding risk in Hodna basin; iii) use the Geographic Information System (GIS) to generate flood hazard and risk maps on the basis of Analytical Hierarchy Process (AHP) technique ; iv) project average monthly precipitation and maximum temperature changes over the period 2021-2100 using the last generation of climate scenarios Shared Socio-economic Pathways (SSPs) and six climate models. The flood risk map indicates that the cities of Sidi Aïssa, Boussaada, Barika, Bordj Bou Arreridj and M’sila are the most cities exposed to flooding risk. The application of 1D steady flow model shows the water heights at different parts in these cities. It reaches a maximum of 3.43 m in M’sila, 3.27 m in Bordj Bou Arreridj, 2.77 m in Barika, 4.16 m in Boussaada and 6.46 m in Sidi Aïssa for a 50-year flood. Besides, historical evaluation of the six climate models allows the validation of the best ranking model for both average monthly precipitation and maximum temperature variables. The models IPSL-CM6A-LR and GFDL-ESM4 have been used to project future changes over the period 2021-2100
Open Access
Watershed scale flood hazard modeling at the Hodna large basin in central Algeria
(University of M'sila, 2024-11-02) Nour El Houda BELAZREG; enca/Mahmoud Hasbaia
Les inondations sont un problème major, en particulier dans les pays d’Afrique du Nord. Le groupe d’expert intergouvernemental sur l’évolution du climat (IPCC) a considéré l’Afrique du Nord comme l’une des principales régions confrontées à l’impact du changement climatique dans le monde. Le risque d’inondation est composé de trois éléments principaux, à savoir l’aléa, l’exposition et la vulnérabilité. En outre, les dommages causés par les inondations ont augmenté en raison du changement climatique, du changement de l’occupation du sol ainsi que le grand nombre des habitations le long des plaines d’inondation. Par conséquent, l’évaluation des débits de crue et des risques d’inondation est essentielle pour le bon management et les mesures de protection. Le bassin versant de Hodna est considéré pour cette recherche. Avec sa grande superficie égale à 26 000 km², le bassin versant de Hodna est le cinquième grand bassin en Algérie. C’est un bassin endoréique constitué de huit sous-bassins, dont le lac salé Chott-El-Hodna. Pour répondre aux problématiques évoquées précédemment, cette thèse vise à : i) évaluer les débits de pointe pour différentes périodes de retour (10 ans, 50 ans, 100 ans et 1000 ans) sur la base de formules empiriques et statistiques et des précipitations journalières, ii) utiliser le modèle hydraulique unidimensionnel à débit constant du logiciel HEC-RAS pour évaluer l’impact de ces débits de pointe sur les villes susceptibles d’être confrontées à un risque d’inondation dans le bassin du Hodna, iii) utiliser le système d’Information Géographique (SIG) pour générer des cartes des aléas et des risques d’inondation sur la base de la technique du Processus de Hiérarchie Analytique (AHP) ; iv) projeter l’impact du changement climatique sur les précipitations mensuelles moyennes et les températures maximales sur la période 2021-2100 en utilisant la dernière génération de scénarios climatiques Pathways socio-économiques Partagés (SSPs) et six modèles climatiques. Les cartes de risque d’inondation indiquent que les villes de Sidi Aïssa, Boussaada, Barika, Bordj Bou Arreridj et M’sila sont les villes les plus exposées au risque d’inondation. L’application du modèle d’écoulement constant montre les hauteurs d’eau à différentes parties de ces villes. Elle atteint au maximum 3.43 m à M’sila, 3.27 m à Bordj Bou Arreridj, 2.77 m à Barika, 4.16 m à Boussaada et 6.46 m à Sidi Aïssa pour une crue de 50 ans. En outre, l’évaluation historique de six modèles climatiques a permet de choisir le plus adéquat modèle aux précipitations et température. Les modèles IPSL-CM6A-LR et GFDL-ESM4 ont été donc utilisés pour projeter les changements futurs durant la période 2021-2100.

Browse

Browsing Doctoral Dissertations by Issue Date

Results Per Page

Sort Options