Modelisation des ressources en eau par bassin versant

L’eau est un élément vital. Elle est indispensable pour le développement socio-économique des pays. Actuellement, cet élément devient de plus en plus une denrée convoitée. En tant que zone d’habitation des êtres vivants aquatiques, elle présente aussi une dégradation très alarmante. L’eau douce, objet principal d’enjeux, ne constitue que 3% des ressources en eau mondiales, dont les trois quarts sont stockés sous forme de glace. La répartition quantitative de ces ressources à l’échelle du globe est très hétérogène, et souvent très différente de celle des populations (Cans, 1994). A mesure que la population continue de croître, une utilisation et une gestion efficaces de ces ressources de la planète s’imposent (Encyclopédie Encarta, 2009). Dans certains pays du monde, l’eau fait parfois l’objet de conflit à l’exemple de quelques pays du moyen orient. D’autres pays possèdent suffisamment d’eau pour ne pas dire en abondances. Madagascar, à part le Sud et le Sud ouest, possède des grandes quantités d’eau. Elles sont charriées par des réseaux hydrographiques denses ou emmagasinées dans des systèmes aquifères (Younoussa, 2007) ou aussi stockées dans des milliers de lacs et marais dont le lac Alaotra est parmi le plus grand. Par la présence de la zone lacustre Alaotra, la Région Alaotra Mangoro est une région porteur exclusivement économique. C’est la grande zone de pêches continentales et le premier grenier à riz de Madagascar. Les ressources en eau jouent un rôle important dans la riziculture de cette zone. L’excès d’eau ou l’inondation et la sècheresse perturbent le rendement de l’agriculture et de cella pèche. Ce qui implique une gestion intégrée des ressources en eau de la région.

GESTION DES RESSOURCES EN EAU PAR BASSIN VERSANT 

La gestion des ressources en eau ne peut être réalisée de façon intégrée si on ne tient pas compte le bassin versant qui est le système naturel de gestion. On devrait donc procéder à la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) par bassin versant. Le GIRE un processus favorisant la gestion coordonnée de l’eau et des ressources connexes à l’intérieur d’un bassin versant. En vue d’optimiser, de manière rationnelle, le bien-être socio-économique qui en résulte, sans pour autant compromettre la pérennité des écosystèmes vitaux. Il s’agit donc d’un concept très large. Par conséquent, chaque pays l’applique en l’adaptant selon la nature et l’intensité des problèmes liés à l’eau. On note en particulier, les ressources humaines, les capacités institutionnelles, les forces et les caractéristiques relatives des acteurs de l’eau, le paysage culturel et les conditions naturelles qui lui sont propres vitaux.

NOTION DE BASSIN VERSANT

Le bassin versant en une section d’un cours d’eau, est défini comme la surface drainée par ce cours d’eau et ses affluents en amont de la section. Tout écoulement prenant naissance à l’intérieur de cette surface doit traverser la section considérée appelée exutoire, pour poursuivre son trajet vers l’aval (Merrien-Souktchoff, 2003 ; 2004). C’est l’unité spatiale utilisée pour effectuer un bilan hydrologique ou le système naturel de gestion de ressources en eau.

Bassin versant hydrologique

Le bassin versant hydrologique est constitué par le bassin versant topographique situé au dessus de la surface du sol ou bassin versant hydrographique et par le bassin versant hydrogéologique dans la partie souterraine. Leur limite peut se superposer. En général, cette condition est réalisée pour les grands bassins versants de l’ordre de quelques centaines à des milliers de kilomètre carré.

Bassin versant hydrographique

Le bassin versant hydrographique est circonscrit par la ligne de crête délimitant le bassin versant d’un cours d’eau et de ses affluents ou ligne de partage des eaux. Il correspond donc au bassin versant topographique. En sol et sous-sol imperméable, le cheminement de l’eau est déterminé par la topographie. Le bassin versant est limité par les lignes de plus grande pente.

Bassin versant hydrogéologique 

Le bassin versant hydrogéologique est la fraction de l’espace du bassin hydrologique située sous la surface du sol. C’est le domaine des aquifères et de leurs nappes ou des eaux souterraines. Ses limites sont imposées par la structure hydrogéologique. Il est constitué d’un ou plusieurs aquifères. Dans ce bassin, l’aquifère identifié par la géologie est l’unité du domaine d’étude des eaux souterraines.

La différentiation entre bassin versant topographique et bassin versant hydrogéologique est valable pour des petits bassins versants. Dans le cas contraire, on peut constater que :
– les apports et les pertes ont plus de chance de se compenser ;
– les débits des cours d’eau augmentent en fonction de la surface du bassin versant ;
– les échanges souterrains varient en fonction du périmètre du bassin versant (échanges aux frontières). Comme la surface augmente plus rapidement que le périmètre, les échanges souterrains diminuent en pourcentage par rapport aux débits superficiels (MerrienSoukatchoff, 2003 ; 2004).

DIFFERENTS TYPES DES RESSOURCES EN EAU 

Dans la nature, on peut rencontrer les ressources en eau sous de très nombreuses formes à savoir, la précipitation, le torrent, le fleuve et rivière, le marais, le lac, le glacier et l’océan. Dans cette étude nous allons nous intéresser plus particulièrement aux :
– précipitations (pluies, ….)
– ressources en eau de surface (fleuves et rivières, lacs et marais, étangs et autres petites dépressions fermées à plan d’eau libre)
– ressources en eau souterraine (les différentes nappes aquifères).

Précipitations (pluie, neige …)

On définit comme précipitations toutes les eaux provenant de l’atmosphère qui tombent à la surface de la terre sous forme liquide et solide (pluie, grêle, neige…). Les précipitations (pluies et neiges) arrivant à la surface de la terre constituent une grande partie des apports d’eau du sol. Quand une pluie tombe au sol, trois processus prennent naissance :
– l’infiltration avec l’humidification du sol et la recharge des nappes ;
– le ruissellement de surface ;
– évapotranspiration.

Pour l’approvisionnement en eau, la pluie peut être captée directement avec un impluvium. Les pluies sont mesurées en termes de hauteur de précipitation ou de hauteur de la lame d’eau qui s’accumulerait sur une surface horizontale si toutes les précipitations y étaient immobilisées. La hauteur de précipitation est assimilée au volume total d’eau tombée, en mètres cubes, divisé par l’aire de la surface réceptrice évaluée en mètres carrés. Elle a la dimension d’une longueur et s’exprime habituellement en millimètres (Rasoamiadana, 1993).

Ressources en eau de surface 

Les ressources en eau de surface sont constituées par les fleuves et rivières, les ruisseaux, les lacs et marais. Elles proviennent de l’eau de pluie tombée sur un bassin versant récepteur et/ou de vidange des nappes souterraines au niveau des sources et suintements.

Les fleuves, rivières et ruisseaux 

Ce sont les principaux réseaux de surface où se produit généralement le ruissellement. Les écoulements peuvent être pérennes ou temporaires. Ils sont renforcés par les ruissellements des eaux de pluie en période de crue. La connaissance des débits d’étiage de cours d’eau est très importante pour toute adduction d’eau (l’irrigation, AEPG, etc.). Cependant la construction des barrages nécessite des données (débit et hauteur d’eau) de crues. On peut procéder au jaugeage pour estimer les débits de ces réseaux de surface.

Les lacs et marais

Ils résultent de l’accumulation d’eau derrière un mur imperméable (Razafitsiatosika, 2008) mis en place naturellement ou artificiellement dans le cours des écoulements souterrains des basfonds alluviaux. Cette accumulation d’eau provient surtout :
– des ruissellements de surface abondants en saison de pluie, s’écoulant sur les pentes des collines latéritiques en zone des Hautes Terres malgaches pour aboutir dans les dépressions inter collinaires formées par les bas-fonds, ou rencontrés dans les bas-fonds même (Razafitsiatosika, 2008) ;
– des écoulements des nappes souterraines vers les bas-fonds ;
– des affleurements des nappes.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : MODELISATION DES RESSOURCES EN EAU PAR BASSIN VERSANT
I.1- NOTION DE BASSIN VERSANT
I.2- DIFFERENTS TYPES DES RESSOURCES EN EAU
I.3- VULNERABILITE DES RESSOURCES EN EAU
I.4- UTILISATIONS DES RESSOURCES EN EAU
I.5- GESTION INTEGRE DES RESSOURCES EN EAU (GIRE)
DEUXIME PARTIE : GESTION DES RESSOURCES EN EAU DANS LE BASSIN VERSANT LACUSTRE D’ALAOTRA
II.1- PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
II.2- CONTEXTES PHYSIQUES
II.3- CONTEXTES SOCIO-ECONOMIQUES
II.4- CONTEXTES BIOLOGIQUES
II.5- ESTIMATION DES BESOINS EN EAU
TROISIEME PARTIE : MODELISATION PAR LE MODELE WEAP 21
III.1- CHOIX DU LOGICIEL WEAP 21
III.2- DESCRIPTION DU LOGICIEL WEAP 21
III.3- STRUCTURE DU PROGRAMME
III.4- STRUCTURE DU FONCTIONNEMENT
QUATRIEME PARTIE : ANALYSE, TRAITEMENT DES DONNEES AVEC WEAP ET INTERPRETATION DES RESULTATS
IV.1- TRAITEMENT DES DONNEES
IV.2- MODELISATION PAR WEAP 21
IV.3- PRESENTATION CARTOGRAPHIQUE DU MODELE
IV.4- DEBITS ENTRANT DES EAUX DE SURFACE ET DES EAUX SOUTERRAINES DANS LE BASSIN VERSANT
IV.5- STOCKAGE
IV.6- DEMANDE ET BESOIN EN EAU
IV.7- EVALUATION DES RESSOURCES FUTURES AVEC LES CHANGEMENTS
IV.8- SYNTHESE DE LA GESTION DES RESSOURCES EN EAU DU BV
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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