Soutenance mémoire
Evolution des volumes d’eau des nappes souterraines
L’ampleur des étiages qui touche le cours d’eau a des conséquences directes sur les volumes d’eau contenus dans les nappes d’eau souterraines. la relation qui existe entre les écoulements dans le fleuve et le volume d’eau contenus dans les nappes qui sont en contact drainable par le cours d’eau pendant la période de tarissement. Ainsi toute augmentation des coefficients de tarissement s’accompagne d’une diminution plus rapide des réserves d’eau dans la nappe.
La sollicitation des nappes souterraines est telle que le volume décroît sur pratiquement toute la période avec une remontée vers 1994-1995. Cette remontée a malheureusement été de courte durée puisqu’elle est suivie d’une nouvelle baisse. Ceci est la conséquence de la sévérité des étiages combiné au faible taux de remplissage des nappes d’eau souterraines. Les faibles pluviométries pourraient expliquer cet état de fait .
Ces deux courbes suivent parfaitement la même tendance qui montre une baisse entre 1974-1975 et 1992-1993 qui fait suite à une remontée mais elle-même suivit d’une tendance à la baisse. Sambou et Malanda Nimy (2006) ont fait le même constat sur le bassin du fleuve Sénégal qui a monté une tendance à long terme à la baisse. Il est fort probable que l’année » El Niño » de forte ampleur 1982-1983 ait affecté le bassin du fleuve Gambie. L’évolution interannuelle des hydrogrammes unitaires confirme cette tendance qui a touché la plupart des cours d’eau de la côte atlantique de l’Afrique. Ce qui est frappant c’est la longue période de baisse allant de 1974-1975 à 1984-1985. Cette baisse est certainement la conséquence de la sécheresse qui a frappé le bassin vers les années 1968-1970 mais aussi du phénomène » El Niño » des années 1982-1983. Cette période fait suite à une alternance de hausse avec une légère baisse (de courte durée) vers 1996-1997 . Mais il faut toutefois noter la remontée du niveau des écoulements en termes d’amplitude.
On peut remarquer que les reprises des écoulements sont de très courte durée par rapport aux périodes de baisses. Ce qui a des conséquences importantes sur les réserves d’eau souterraines. Il est donc nécessaire d’assurer une bonne gestion de ces réserves qui en plus subissent les effets des diverses sollicitations de l’homme relatives à la satisfaction de certains besoins (domestiques, irrigation en agriculture…).
Critère de détermination d’une année sèche
La détermination d’une année sèche est basée sur de nombreux critères que KébailiBargaoui (1990) a classé en deux grandes catégories : critères exogènes et critères endogènes.
Critères exogènes
Ce critère est basé sur la satisfaction d’une demande en eau. Ainsi une année sera dite sèche lorsqu’elle ne satisfait pas la demande en eau. Autrement dit, la notion de sécheresse est une notion relative à une demande et que la même année hydrologique sera dite sèche ou non selon les besoins à satisfaire. Toutefois, il peut arriver qu’au lieu d’exprimer une demande, on lui affecte une fréquence au non-dépassement, on rejoint alors les critères endogènes. Il en est de même lorsque cette demande est égale à la moyenne.
La période allant de 1940 à 1956 est une période sèche avec certaines années qui sont très sèches. Nous pouvons faire remarquer l’exception des années 1951 et 1954 qui sont des années très humides. L’année 1957 puis la période allant de 1962 à 1966 constituent des périodes humides. Signalons toutefois que la série présente une lacune entre 1958 et 1961. Le traitement de cette lacune en vue de son comblement sera fait au chapitre II. La période allant de 1967 à 1990 constitue une période faite d’années sèches à très sèches. Durant cette longue période seule 1978 est une année très humide.
Hydrogéologie du bassin versant du fleuve Gambie
L’alimentation du fleuve Gambie se fait essentiellement à partir des eaux de pluie qui transitent dans la partie amont, par les affluents cités ci-dessus ; dans la partie avale, l’alimentation se fait presque exclusivement par les apports de la pluie. Le fleuve est en contact avec des nappes des terrains cristallins du socle en amont et des nappes des terrains sédimentaires en aval. Grâce à ce contact, le fleuve entretient des échanges avec les nappes souterraines.
Ces terrains cristallins précambriens de faible perméabilité constituent des nappes discontinues de faible importance. Il s’agit des terrains caractérisés par une porosité secondaire où l’eau est stockée et circule dans un réseau de fractures et diaclases de faible importance. L’alimentation par les formations sédimentaires est assurée par deux grandes nappes phréatiques qui sont d’une grande importance agricole et pour tous les autres besoins des populations riveraines. Ce sont :
• La nappe maestrichtienne qui affleure à l’extrémité Est du bassin sédimentaire où le fleuve prend sa source. Elle se trouve à une profondeur d’environ – 200 ou -400 m au centre du bassin sédimentaire et fournit en moyenne un débit d’environ 0.4 l.s-1.km-2 ;
• Les formations plus récentes du Continental Terminal qui occupe tout le bassin continental du fleuve Gambie. Son altitude passe de 20 à 70 m (au niveau de la zone de contact avec le socle) à 0 m environ vers Mako, Tambacounda et Matam. Il n’est pas rare de voir des altitudes encore plus faible notamment dans le Ferlo central. La nappe reçoit son alimentation principalement de la pluie et elle fournit à son tour l’essentiel des eaux des petits affluents du fleuve avec des débits de l’ordre de 1.4 l.s-1.km-2 (synthèse des études hydrauliques, Pitaud G., D.H.E., Dakar, 1983 in Lamagat et al., 1990).
Ces deux nappes sont relativement homogènes avec des débits plus ou moins réguliers qui diminuent d’amont en aval. En dehors de ces deux principales nappes, il en existe d’autres plus petites, en particulier la nappe du Miocène qui s’étend de la Gambie à la Casamance centrale.
Sols du bassin du fleuve Gambie
En plus des facteurs climatiques, édaphiques et géologiques qui permettent de différencier les types de sols, leur évolution et leur répartition géographique, la topographie est un facteur dominant qui joue un rôle important dans le phénomène de l’érosion au cours de la pédogenèse. Les paysages dans le bassin du fleuve Gambie sont marqués par une légère variation du Nord au Sud alors qu’on peut voir une certaine similarité en passant de l’Est à l’Ouest .
Cinq grandes associations de sols peuvent être distingués mais dans l’ensemble, on peut remarquer une dominance des sols squelettiques et ferralitiques peu évolués. Du Nord au Sud, les sols ferralitiques évoluent vers des sols hydromorphes plus ou moins organiques. La pédogenèse aboutit à la mise en place des couvertures kaoliniques à sesquioxydes de fer avec des accumulations de bauxite et de rares dépressions à tendance vertique. Ces sols vertiques sont visibles à la station de Kédougou.
Végétation du bassin du fleuve Gambie
La végétation du bassin du fleuve Gambie appartient à l’empire paléotropical dont la physionomie montre un gradient en allant du Sud vers le Nord. On passe de la zone de forêt tropicale humide qui s’éclaircit peu à peu, faisant place à des espèces ligneuses de plus en plus petites et espacées formant la savane ou la steppe arborée et arbustive. Cependant, à l’image de l’évolution des sols, la végétation montre une certaine similarité en passant de l’Est à l’Ouest. La répartition de cette végétation est influencée par les actions anthropiques notamment dirigées vers la satisfaction de certains besoins comme le pâturage, l’agriculture, la production d’énergie (bois, charbon…). Ce qui se traduit par la dégradation aussi bien des sols (érosion due à l’action de l’eau : splash) que de la végétation.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre I : Présentation générale du bassin versant
I.1 – Situation géographique du bassin versant du fleuve Gambie
I.2- Climat
I.3 – Géologie du bassin versant du fleuve Gambie
I.3.1. Le socle Birimien
I.3.2. Les formations sédimentaires du bassin de Madina Kouta
I.4- Régime hydrologique
I.4.1 – Etude du tarissement
I.4.1.1 – Méthode graphique
I.4.1.2 – Méthode de calcul journalier
I.4.2 – Evolution des volumes d’eau des nappes souterraines
I.4.3 – Critère de détermination d’une année sèche
I.4.3.1 – Critères exogènes
I.4.3.2 – Critères endogènes
I.4.4 – Eléments du bilan hydrologique
I.5 – Réseau hydrographique
I.6 – Réseau hydrométrique
I.7 – Hydrogéologie du bassin versant du fleuve Gambie
I.8 – Sols du bassin du fleuve Gambie
I.9 – Végétation du bassin du fleuve Gambie
Chapitre II – Présentation et traitement des données
II.1 – Introduction
II.2. – Critique des données
II.3 – Comblement des données
II.4 – Analyse des séries des pluies et des débits
II.4.1 – Etude de l’indépendance des séries
II.4.1.1 – Test de l’autocorrélogramme
II.4.1.2 – Test du coefficient d’autocorrélation empirique d’ordre 1
II.4.1.3 – Test de corrélation sur le rang de Mann – Kendall (1961)
II.4.1.4 – Test des points de rebroussement
II.4.2 – Etude de l’homogénéité des séries
II.4.2.1 – Test de Pettitt (1979)
II.4.2.2 – Test de l’ellipse de Bois
II.4.2.3 – Test de segmentation des séries
II.5 – Résultats des tests d’indépendance et d’homogénéité des séries
II.5.1 – Tests d’indépendance des séries
II.5.1.1 – Résultats de l’analyse de l’autocorrélogramme
II.5.1.2 – Résultats du test du coefficient d’autocorrélation d’ordre 1
II.5.1.3 – Résultats du test de corrélation sur le rang de Mann-Kendall
II.5.1.4 – Résultats du test des points de rebroussement
II.5.1.5 – Synthèse sur les tests d’indépendance des séries
II.5.2 – Tests d’homogénéité des séries
II.5.2.1 – Résultats du test de Pettitt
II.5.2.2 – Résultats du test de l’ellipse de Bois
II.5.2.3 – Résultats du test de segmentation des séries
II.5.2.4 – Synthèse sur les tests des d’indépendance des séries
Chapitre III – Etude statistique des fréquences et détermination des quantiles
III.1- Introduction
III.2- Fonction de répartition théorique – Fonction densité de probabilité théorique
III.2.1- Moments théoriques et empiriques
III.2.2- Durée de la période de retour d’un évènement
III.3- Ajustements statistiques
III.3.1 – Détermination de la fonction de répartition empirique
III.3.2 – Détermination de la fonction de répartition théorique
III.3.3 – Détermination des quantiles des pluies et des débits caractéristiques
III.3.3.1 – Détermination de l’intervalle de confiance
III.3.3.2 – Test d’adéquation de Pearson : test du χ2 (ou Chi-2)
III.3.3.3 – Application des lois de Gauss et de Gumbel pour la détermination des quantiles des séries chronologiques
Chapitre IV – Modélisation pluie – débit en hydrologie
IV.1 – Généralités
IV.2 – Différentes catégories des modèles
IV.3 – Différentes approches des modèles hydrologiques pluie – débit
IV.4 – Procédure expérimentale utilisée en modélisation
IV.4.1 – Phase de calage
IV.4.2 – Phase de contrôle
IV.4.3 – Phase de validation
IV.5 – Evaluation de la performance d’un modèle
IV.6 – Ecart des performances entre approche globale et approche semi – distribuée
IV.6.1 – Ecart absolu (ΔN )
IV.6.2 – Ecart relatif ( NOR )
IV.7 – Détermination des incertitudes
IV.8 – Quelques travaux de modélisation
IV.9 – Comparaison des performances des approches globale et semi-distribuée
IV.9.1 – Avis favorables à l’approche globale
IV.9.2 – Avis favorables à l’approche semi-distribuée
IV.10 – Présentation des modèles GR4J, GR2M
IV.10.1 – Historique
IV.10.2 – Structure et principe de fonctionnement du modèle GR4J
IV.10.3 – Structure et fonctionnement du modèle GR2M
IV.10.4 – Récapitulatif sur les modèles « GR » utilisés (GR4J et GR2M)
GENERALE CONCLUSION
