Soutenance mémoire
La zone d’étude couvre la partie nord ouest du Sénégal de Dagana jusqu’à l’estuaire du fleuve. Elle (site amphibie) est limitée par l’océan Atlantique à l’ouest et renferme un réseau hydrographique très dense constitué par le fleuve et de nombreux défluents. Le fleuve qui prend sa source dans les régions bien arrosées de la Guinée au Sud, assure un important transfert d’eau douce pendant la période pluvieuse vers la zone aride à semi aride et vers l’estuaire du fleuve Sénégal. Grâce à ces transferts, la crue déborde et inonde annuellement la plaine alluviale caractérisée par un sol argileux et de topographie basse.
Du fait de ce contexte très particulier, la région connaît de nombreux problèmes environnementaux (érosion cotiére et inondation) aggravés le plus souvent par l’urbanisation spontanée dans les zones inondables et la construction des barrages. La mise en service des barrages de Diama (1986) et de Manantali (1987) réalisés dans le but d’assurer une meilleure maîtrise des ressources en eau et d’accroître les possibilités de pratiquer une agriculture moins tributaire des aléas climatiques, a favorisé un dysfonctionnement du régime hydrologique du fleuve et une modification des processus morpho-sédimentaires qui ont entraîné l’ensablement du lit du fleuve et par conséquent la difficulté d’écoulement des eaux vers l’océan. Tous ces facteurs associés aux effets de remontée capillaire des eaux de la nappe et de difficulté d’infiltration des eaux de débordement dans la plaine alluviale, contribuent aux inondations récurrentes et parfois très sévères (1994, 1999, 2003) observées dans la région. Le projet CORUS/GESCAN : Gestion des catastrophes naturelles par Télédétection et SIG (GESCAN). Application à l’étude hydrologique du fleuve et à la gestion des risques d’inondation de la ville de Saint Louis, financé par le Ministére Français des Affaires Etrangères rentre dans le cadre de cette problématique globale des inondations. Il a été initié par le Laboratoire de Télédétection Appliquée (LTA) de l’Institut des Sciences de la Terre, Faculté des Sciences et Techniques (Université Cheikh Anta Diop de Dakar) et le Laboratoire Géomatériaux de l’Institut Francilien des Géosciences (Université Marne la Vallée, France) dans le but d’analyser les risques d’inondation et de contribuer à la prévention et au suivi de cette catastrophe naturelle dans l’estuaire et la basse vallée du fleuve Sénégal. Le projet qui vise surtout à développer et à optimiser une nouvelle démarche méthodologique (Fig.1) en mettant en synergie la télédétection, les Systèmes d’Information Géographiques (SIG) et les techniques hydrogéologiques classiques, a un double objectif : d’une part mieux comprendre l’origine des inondations et d’autre part, être en mesure de faire de l’alerte précoce en direction des autorités et de mettre à leur disposition des outils d’aide à la décision dans la gestion des inondations. C’est ainsi que les responsables du projet CORUS/GESCAN, dans le souci de mieux cerner la problématique du thème général, ont dégagé un certain nombre d’axes de recherche dont le thème « hydrogéologie et modélisation hydrodynamique : relations entre les eaux de surface et les eaux souterraines » objet de cette présente étude.
Traitement et classification
Traitement
Les différentes scènes (SPOT et LANDSAT) précédemment décrites ont été préalablement redressées géométriquement pour être mises en conformité avec la réalité géographique, dans un système géodésique WGS 84 , projection UTM, fuseau 28 Nord. Ces corrections géométriques sont opérées dans le but de réaliser le géoréférecement des images en vue de les classer et d’obtenir une carte d’occupation du sol. Dans le cadre de cette étude, les images radar du projet international SRTM « Shuttle Radar Topography Mission »ont été également utilisées. ll s’agit des images d’altitudes de 90 m de résolution qui ont été reçues en série d’images fractionnées sur le site de NGA (National Geospatial Intelligence Agency) et de la NASA (National Aeronautics and Space Administration). Elles ont été ensuite assemblée par mosaïquage puis projétées géographiquement dans le système géodésique WGS 84, projection UTM, fuseau 28 Nord du logiciel ENVISAT 4.2. Après le mosaïquage , l’image est exportée sous format img pour être utilisée par le logiciel Arc SIG 9.2 pour la mise en correspondance interactive des caractéristiques contenues dans l’image projetée et la technique d’optimisation de la topographie à travers le TIN (découpage à base d’éléments irréguliers, épousant les discontinuités du milieu). L’image ainsi générée appelée MNT (Modèle Numérique de Terrain) des altitudes est une expression numérique de la topographie sous forme matricielle ou vectorielle qui servira à l’élaboration de cartes thématiques par combinaison avec les autres données disponibles.
Classification
La classification d’une image consiste en une reconnaissance automatique des réflectances. L’algorithme utilisé pour classer l’image va effectuer des regroupements de pixels en fonction de leurs similitudes. Il est ainsi possible d’identifier automatiquement les différents thèmes d’une image (végétation, eau, bâti). Les classifications sont de deux types :
– la classification non supervisée ou complètement automatisée où l’utilisateur ne rentre qu’une quantité limitée de paramètres (le nombre de classes ou le seuil à partir du quel l’ordinateur peut considérer que la classification est terminée suivant les pixels qui peuvent être classés) ;
– et la classification supervisée où l’utilisateur défini un certain nombre de paramètres en faisant un choix sur les informations d’ordre thématique ou spatiale. C’est ce type de classification qui a été utilisée dans le cadre de l’étude. Elle nécessite donc un minimum de connaissances sur la zone d’étude et les classes définies peuvent être faciles à vérifier sur l’écran et sur le terrain.
Les informations choisies sont les polygones dessinés sur l’image (un champ de culture, eau douce, zone inondée, végétation, dune) qui serviront d’étalon à l’ordinateur. La classification consistera ensuite à comparer chacun des pixels de l’image aux classes préalablement définies avec la méthode de maximum de ressemblance du logiciel Envisat 4.2 qui affecte chaque pixel à la classe la plus proche.
CADRE PHYSIQUE ET CLIMATIQUE
Cadre géographique
La zone d’étude qui couvre le delta et la basse vallée du fleuve Sénégal, est comprise entre les longitude 15°40’ et 16°35’ ouest et les latitudes 15°45’ et 16°35’ nord. Elle est limitée au nord par le fleuve Sénégal, à l’ouest par l’océan Atlantique, à l’est par le Ferlo nord oriental et au sud par la latitude 16°40’ nord ; sa superficie est de l’ordre de 6000 km2 (Fig.2). La région est contrastée, fragile, marquée par l’influence de plusieurs facteurs hydroclimatologiques agissant de façon concommitante dans les milieux deltaïque, lagunaire et continental. Du point de vue climatique, elle se situe en zone sahélienne aride à semi-aride avec un climat côtier souvent continentalisé et un système hydrologique complexe résultant du régime des crues, des pompages et des drainages. Cette situation confère à cette zone des avantages certains pour la mise en valeur de ces terres grâce à la disponibilité durant toute l’année d’une eau en qualité et en quantité suffisante. Dans le contexte actuel, le développement de la riziculture et d’autres cultures irriguées et l’absence de drainage des eaux chargées en sels, en engrais et en pesticides ont engendré une détérioration de la qualité chimique des eaux à la quelle s’ajoutent les effets de l’érosion éolienne et hydrique, la salinisation et l’alcalinisation des sols.
Cadre socio-économique
L’évolution de l’habitat dans le delta et sur le littoral a été marquée dans le passé par des déplacements de populations motivés par une quête des conditions d’existence plus favorables. La zone du delta a été jadis une zone sous peuplée ; les Wolofs sédentaires et majoritaires (Fig.3), occupaient essentiellement le long du fleuve et au bord de la route Saint Louis –Rosso. Ils y cohabitent avec des peuls nomades et d’autres ethnies (Séreres, Bambaras, Maures ). Les activités économiques dominantes étaient l’agriculture et l’élevage pratiqué principalement dans le « diéri ». La riziculture, le maraîchage et la culture de décrue (production de Sorgho) étaient pratiqués dans la partie contiguë au fleuve appelée « waalo » et les cultures pluviales constituées pour l’essentiel par le mil, le sorgho, le maïs et les patates, occupaient la partie méridionale exondée appelée « diéri ».
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Table des matières
Introduction générale
1.Cadre et contexte de l’étude
2.Objectifs de l’étude
3. STRUCTURE DU TRAVAIL
3. MATERIELS ET METHODES
3.1 Campagne et réseau de mesures
3.2 Analyse chimique
3.3 Analyse isotopique
3.4 Données images et Traitement
CHAPITRE I : CADRE PHYSIQUE ET CLIMATIQUE
I.1 Cadre géographique
I.2 Cadre socio-économique
I.3 Cadre climatique
I.3.1 Précipitation
I.3.1.1 Mécanisme des pluies
I.3.1.2 Précipitation dans la région d’étude
I.3.2 Régime des vents
I.3.3 Température
I.3.4 Insolation et radiation globale
I.3.5 Humidité relative
I.3.6 Phénomènes évaporatoires
I.4 Bilan hydroclimatologique
I.5 Morphopédologie, Topographie et Pédogenèse actuelle
I.5.1 Morphopédologie
I.5.1.1 Morphopédologie du Waalo
I.5.1.2 Morphopédologie du Diéri
I.5.2 Pédogenèse actuelle
I.5.3 Topographie de la zone
I.6 Végétation
I.6.1 zone du Waalo
I.6.2 zone du Dieri
I.7 Hydrologie de surface
I.7.1 Réseau hydrographique
I.7.2 Régime Hydrologique
Chapitre II : Cadre géologique et hydrogéologique
II.1 Cadre Géologique
II.1.1 Sédimentation et stratigraphie anté-quaternaire du bassin
II.1.1.1 Secondaire
II.1.1.2 Tertiaire
a) Eocène inférieur
b) Eocène moyen
c) Eocène Supérieur
II.1.1.3 Oligocène-Miocène-Pliocène
II.1.2 Sédimentation et stratigraphie au quaternaire
II.1.2.1 Quaternaire ancien et moyen
II.1.2.2 Inchirien (40000-31000 ans BP)
a) Inchirien inférieur (1)
b) Inchirien supérieur (2)
II.1.2.3 Post inchirien et Ogolien
II.1.2.4 Holocène
a) Nouakchottien
b) Post Nouakchottien
II.2 : Hydrogéologie de la zone
I.2.1 Historique des travaux hydrogéologiques dans la vallée
II.2.2 Structure du réservoir aquifère
II.2.3 Identification des aquifères
II.2.3.1 L’aquifère des terres basses
II.2.3.2 L’aquifère des formations dunaires
II.2.4 Caractéristiques hydrodynamiques
II.2.5 Suivi des variations piézomètriques
II.2.6 Recharge de la nappe
II.2.6.1 Méthode de fluctuation de la nappe
II.2.6.2 Bathymétrie de la surface de la nappe
II.2.7 Piézomètrie de la nappe
CHAPITRE III : Hydrogéochimie et processus de minéralisation
III.1 Chimie des eaux de pluie
III.1.1 Echantillonnage
III.1.2 Origine des eaux de précipitation dans la basse vallée du fleuve Sénégal
III.1.3 Les données chimiques des eaux de pluie de 1981 et de 2005 à Saint Louis
III.1.3.1 Les ions chlorure et sodium
III.1.3.2 L’ion Calcium
III.1.3.3 L’ion magnésium
III.1.3.4 L’ion sulfate
III.1.3.5 L’ion nitrate
III.2 Chimie des eaux de surface et des eaux souterraines
III.2.1 les eaux de surface
III.2.1.1 Paramètres physico-chimiques
III.2.1.2 Composition et distribution des ions
III.2.1.3 Faciès des eaux de surface
III.2.1 les eaux souterraines
III.2.2.1 Paramètres physico-chimiques
III.2.2.2 Composition et distribution des ions dans les eaux souterraines
III.2.2.3 Faciès des eaux souterraines
III.3 APPROCHE THERMODYNAMIQUE
III.3.1 Relation pCO2 et pH
III.3.2 Calcul des indices de saturation
III.4 Traitement des données par ACP
III.4.1 ACP des eaux de surface
III.4.2 ACP des eaux souterraines
III.5 Identification des processus de minéralisation par le diagramme de Durov
III.6 Processus de minéralisation des eaux
III.6.1 Apports atmosphériques
III.6.2 Contribution du systéme hydrologique actuel
III.6.2.1 Modifications induits par les crues
III.6.2.2 Implication des barrages de Diama et de Manantali
III.6.3 Apports naturels
III.6.3.1 Mécanisme de salinisation
III.6.3.2 Processsus géochimiques
III.6.4 Apports anthropiques
III.7 Conclusion
Chapitre IV : GEOCHIMIE ISOTOPIQUE
IV.1 Généralités
IV.2 Ligne isotopique météorique
IV.3 Distribution des isotopes de l’oxygène-18 et du deutérium
IV.4 Relation entre composition en deutérium et en oxygène-18 des eaux
IV.5 Le Tritium des eaux de surface et des eaux souterraines
IV.6 Relation entre Tritium et Oxygène-18 des eaux souterraines
IV.7 Comparaison isotopique des eaux de surfa ce et des eaux souterraines de la vallée du fleuve Sénégal en 1972, 1991 et en 2005
IV.8 CONCLUSION
Conclusion générale
