VULNERABILITE DES RESSOURCES EN EAU

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Indices de vulnérabilité des ressources en eau aux changements climatiques

Les changements climatiques portent atteinte sur les caractéristiques physico-chimiques (quantité et qualité) des ressources en eau que ce soit eau de surface ou eaux souterraines.

Dégradation de la quantité des ressources en eau

Faible ou forte pluviosité

La perturbation du régime pluviométrique (variation de la pluviométrie moyenne, nombre de jours de pluie, …) se manifeste dans l’espace et dans le temps. Il y a repartions inégales et (ou) diminutions de la pluviométrie mensuelle ou annuelle. Ce qui provoque des impacts sur le régime hydrologique aussi bien de surface que souterrain.

Forte évaporation

Une augmentation de température à cause du réchauffement de l’atmosphère engendrera une variation de la valeur des différents termes du bilan hydrique : nouvelle répartition temporelle et spatiale des précipitations et des écoulements, faible infiltration, intensification de l’évapotranspiration qui conduira à un assèchement ou tarissement des points d’eau naturels (lacs, marais, rivière, ruisseau, source, … (Min Env., 2000).

Tarissement des rivières, ruisseaux et sources

La variation des précipitations et de température pourrait faire baisser les niveaux d’eau dans le bassin et rivières. La saison de pluie devient de plus en plus irrégulière et de moins en moins pluvieuse qui pourrait entraîner le tarissement des points d’eau.
Ce changement peut influencer sur la variation du niveau marin qui, par le déplacement de l’interface eau douce et eau salée (Min Env., 2000), diminue la disponibilité en eau de qualité le long du littoral.

Dégradation de la qualité des ressources en eau

Effets de la forte évaporation

Sous l’effet de la forte évaporation, il peut y avoir une augmentation de la teneur en sel des points d’eau ou une tendance à un accroissement de la concentration en polluants dans l’eau. En outre, l’élévation des températures entraînerait une hausse de température de l’eau qui se met en équilibre avec le milieu. Ce changement pourrait contribuer à réduire la concentration d’oxygène dissous, à accroître les concentrations des nutriments comme les phosphores et à donner à l’eau un goût et une odeur désagréable pendant la saison chaude.
Le changement climatique pourrait également dégrader la qualité d’eau souterraine. Il peut y avoir intrusion d’eau salée ou montée du niveau marin (Planches photos, annexe 04 :1- d, 3 – b) et infiltration dans les aquifères des régions côtières (www.cc.gc.ca/water/fr/info/pubs/FS/f_FSA9. htm).

Effets des crues

L’augmentation des débits et la fréquence des inondations accentuent la turbidité de l’eau, l’érosion et le lavage chimique des sols (sédimentation ou ensablement, différentes formes d’érosions). Les précipitations intenses augmentent le risque de propagation ou de dispersion des rejets contaminants (déchets urbains, animaux, …) et des maladies d’origine hydrique.
Par ailleurs, on pourra avoir aussi une destruction des infrastructures à causse d’un fort débit dû à un cyclone (cas du pont Poamay qui relie Malaimbandy – Morondava), inondation de la ville ou des infrastructures scolaires (Planches photos, annexes 04 : 1 – a, b, c, e,).

Pollutions

Une ressource en eau est dite polluée lorsqu’elle devient impropre à satisfaire la demande d’utilisation où qu’elle présente un danger pour l’environnement.
La pollution est un problème mondial. Elle est définie comme la souillure ou l’infection due aux activités humaines. La pollution tellurique ou naturelle constitue aussi une base de discussions ces derniers temps.
A Madagascar, le problème de la pollution des eaux commence à devenir de plus en plus préoccupant. Les sources majeures sont les rejets polluants (Bontoux, 1993) liquides (eaux usées), solides (ordures et déchets divers) et gazeux (fumée) d’origines divers :
– domestiques (égouts ménagers)
– industrielles (eaux usées et déchets industriels
– eaux usées urbaines (ordures municipales)
– rejets polluants agricoles (intrants)
– apport des dépôts ou décharges de déchets solides
– apports liés à la pollution atmosphérique
– rejets polluants des élevages
– rejets polluants des exploitations minières (intrants)
La pollution peut toucher tous les types de ressources en eau (aussi bien l’eau de pluie, l’eau souterraine, l’eau de surface).
– Contamination des eaux de surface
L’eau est un véhicule de transport de substance minérale, organique ou bactérienne idéale.
Pour l’eau de surface, la contamination peut se faire par :
– déversement direct des rejets polluants dans les réseaux et réservoirs de surface
– transport et infiltrations des eaux de ruissellement en surface du sol en présence d’une précipitation efficace et mauvais assainissements.
– vidange des nappes polluées
– Contamination des eaux souterraines
Les sources de pollution et les principaux contaminants sont les mêmes que celles des eaux de surface. La différence réside sur le mode de contamination. En présence des précipitations et infiltrations efficaces, la partie infiltrée véhicule les polluants dans le sol et sous sol en franchissant quelques obstacles avant d’atteindre l’aquifère (Lecompte, 1995, Castany, 1998) :
– introduction des pollutions dans le sol et sous sol à la zone d’impact ou foyer de pollution 12
– immigration et évolution du polluant en zone non saturée vers la zone saturée pendant laquelle il peut y avoir autoépuration
– propagation et évolution du polluant dans l’aquifère.
– Contamination des eaux de pluie
L’eau de pluie est actuellement pollué aussi on peut avoir des pluie acide, pluie pollué par les poussières nucléaire (www.eau-de-pluie.com).
Les pluies acides se forment lorsque les oxydes de soufre et d’azote s’associent à l’humidité de l’air pour libérer de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique qui est ensuite transportés très loin de leur source avant d’être précipités par les pluies. Ils résultent de la combinaison des émissions d’origine industrielle avec l’humidité atmosphérique. Les polluants peuvent être transportés sur de longues distances avant de tomber au sol ; ainsi, des forêts et des lacs peuvent être attaqués par des pluies acides même s’ils se trouvent loin des régions industrielles. À proximité des usines, des dégâts supplémentaires sont dus à la chute des plus grosses particules polluantes qui tombent en pluie sèche (Encyclopédie Encarta 2004).

SOLUTIONS PROPOSEES

La gestion intégrée des ressources en eau nécessite la connaissance de la situation actuelle et à venir des ressources existantes. Pour cette raison, on a choisi comme méthode d’approche le modèle WEAP 21 ou Water Evaluation And Planning System pour modéliser les ressources et les besoins en eau en vue de la gestion intégrée et durable des ressources en eau dans un bassin versant donné.

Principaux objectifs du logiciel

WEAP place l’évaluation des problèmes spécifiques de l’eau dans un cadre global. Il intègre plusieurs dimensions : entre les besoins et l’approvisionnement, entre la quantité et la qualité de l’eau, et entre les objectifs de développement économique et les contraintes environnementales. Les objectifs de ce système d’évaluation et de planification de l’eau (WEAP) sont :
– d’incorporer ces dimensions dans un outil pratique pour des ressources d’eau avec la projection future
– d’examiner des stratégies alternatives de développement et de gestion de l’eau
– de fournir un système de base de données pour la demande ou besoin en eau et les informations de maintien d’approvisionnement
– de prévoir certaines situations des ressources en eau en simulant la demande, les ressources exploitables, les écoulements et stockage, et les sources de pollutions, les traitements et décharges
– d’analyser le développement socio-économique en évaluant une gamme complète des options de développement et de gestion de l’eau, et en tenant compte des utilisations multiples et concurrentes des systèmes aquatiques.
Pour atteindre ces objectifs, il faut avoir le modèle.

Acquisition du logiciel

Le logiciel WEAP est téléchargeable sur site : http://www.weap21.org. Il est fonctionnel excepté que le dispositif «économiser données » est handicapé. Une version Démo du logiciel est accessible à tout le monde. Par contre, pour le fonctionnel, il faut obtenir un permis ou licence d’utilisation pour les types d’utilisateur. Pour l’obtention, il faut remplir et envoyer un formulaire. L’SEI (Stockholm Environment Institue) envoi par e-mail le nom d’utilisateur et un code d’enregistrement, les instructions pour activer le logiciel WEAP et pour permettre le dispositif « économiser données » fonctionnel. Il est préférable que l’ordinateur soit relié à l’Internet car le WEAP a un forum d’utilisateur sur le site http://forums.seib.org/weap. Il faut un pseudo et un mot de passe pour entrer dans ce forum. Le forum peut aider l’utilisateur pendant la mise en marche du logiciel, le traitement de données et la mise à jour du logiciel. Le permis d’utilisation est valide pour une durée déterminée.
A noter que l’IES peut publier des travaux de modélisation sous WEAP et souhaite avoir une version de la présente modélisation.

Structure du Logiciel

WEAP se possède cinq présentations principales : représentation cartographique et graphique, affichage des données et des résultats, présentation des notes et observations. Ces affichages sont présentés par des icônes graphiques sur la « barre d’affichage »située à côté gauche de l’écran. En cliquant sur l’une de ces icônes, une présentation voulue est affichée. Ces cinq affichages sont présentés ci-dessous (Fig.1, a, b, c, d, e).

Cartographie

C’est le point de commencement pour toutes les activités dans WEAP (Fig.1a). Elle sert à créer, éditer ou aussi ajouter des couches ArcView ou d’autres SIG standard de la zone d’étude comme couche de fond. Ainsi, on peut accéder rapidement à l’analyse des données et à l’affichage des résultats pour n’importe quel noeud en cliquetant sur l’objet qui nous intéresse.
Les objets sont montrés dans la 2ème fenêtre gauche avec les signes conventionnels utilisés (Fig.2.).

Base de données

C’est l’endroit pour la création des structures, du modèle et des suppositions de données (Fig.1b). Pour l’affichage des données, l’écran est divisé en quatre carreaux (Fig.3) :
i. Sur la partie supérieure, un lien hiérarchique (menu lien) est employé pour créer et organiser des structures de données dans six suppositions principales (1) : principale clé, sites de demandes, hydrologie, approvisionnement et ressources, qualité de l’eau et d’autres suppositions.
Par exemple, cliqueter sur « site de demande» la branche lien du côté gauche de l’écran, les données pour tous les emplacements de demande apparaissent sur le côté droit de l’écran.
ii. Sur la gauche inférieure, un schéma du secteur apparaît. En cliquant sur l’élément qui apparaît sur le schéma, il sera accentué dans le lien et des données seront montrées dans les tables de saisie de données vers la droite (2). Quand on clique sur une branche dans le lien, l’élément associé clignotera brièvement.
iii. Sur la partie droite supérieure, une table de saisie de données apparaisse. Cette table sert à écrire les expressions qui définissent les comptes courants (3), pour éditer des données et pour créer le modèle des rapports.
Au-dessus de ce tableau de saisie de données, il y a un ensemble de boutons donnant l’accès aux différentes catégories de variables liées à chaque branche.
iv. Au dessus tableau de saisie de données, un cadre de résultats apparaît, il représente graphiquement les données saisies dans la table de saisie de données.
Sur le coté droit, il y a un barre d’outil pour changer la forme du diagramme (couleurs, effets 3D, grilles, nombre de positions décimales, etc…)
Les données numériques peuvent être transféré directement dans Microsoft excel.

Présentation des résultats

C’est le menu qui permet d’afficher de façon détaillé et flexible toutes les sortes de modèles (Fig. 1c), dans les diagrammes, les tables et le menu schéma. Cette présentation peut montrer une grande variété de diagrammes et de tables couvrant chaque aspect du système : demandes, approvisionnement et chargements environnementaux.
Les résultats peuvent être exportés dans l’Excel

Représentation graphique

La représentation graphique (Fig.1d) est employée pour grouper l’ensemble des diagrammes « Favoris » et les tables (créés dans le menu résultat). Avec cette représentation, on peut examiner simultanément les différents aspects importants du système, tels que les demandes, le niveau de stockage, …. Les graphes peuvent être copiés dans Word.

Bloc Notes

L’écran de notes est un outil simple de traitement de texte (Fig.1e) avec lequel on peut écrire des informations documentaires et des références pour chaque branche du lien. On peut importer les notes vers le texte (Microsoft Word).

FONCTIONNEMENT DU LOGICIEL

WEAP fonctionne donc suivant cinq (5) étapes.

Créer une zone d’étude

Dans cette partie, il s’agit de créer une carte de la zone d’étude. On peut utiliser des cartes traitées avec des logiciels de traitement cartographique (SIG) en particulier ArcWiev. Cette carte va servir comme fond des dessins des éléments nécessaires pour pouvoir faire la simulation tels que : les emplacements urbains, les rivières, les sources d’eaux souterraines, les réservoirs, les barrages les industries, les sites agricultures et les autres types d’emplacement selon l’étude.

Créer les hypothèses clés et références

Puisque le logiciel pourrait faire une simulation basée sur le calcul de la demande et l’approvisionnement en eau, l’écoulement, l’infiltration, le stockage, et le traitement général de pollution, la qualité de l’eau, etc.… Il est donc primordial de créer la base de données avec les différentes hypothèses clés et les différents scénarii.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I :
I.1. TYPES DE RESSOURCES EN EAU
I.1.1. Précipitation ou l’eau de pluie
I.1.2. Eau de surfaces
I.1.2.1. Eau des fleuves et rivières
I.1.2.2. Eau des lacs et marais
I.1.3. Eaux souterraines
I.2.VULNERABILITE DES RESSOURCES EN EAU
I.2.1. Définition
I.2.2. Facteurs de vulnérabilité des ressources en eau
I.2.3. Variabilité et changements climatiques
I.2.3.1. Climat
I.2.3.2. Changements climatiques
I.2.3.3. Origine des changements climatiques :
I.2.4. Indices de vulnérabilité des ressources en eau aux changements climatiques
I.2.4.1. Dégradation de la quantité des ressources en eau
I.2.4.2. Dégradation de la qualité des ressources en eau
I.3. SOLUTIONS PROPOSEES
PARTIE II
II.1. DESCRIPTION DU LOGICIEL
II.1.1. Principaux objectifs du logiciel
II.1.2. Acquisition du logiciel
II.1.3. Structure du Logiciel
II.1.3.1. Cartographie
II.1.3.2. Base de données
II.1.3.3. Présentation des résultats
II.1.3.4. Représentation graphique
II.1.3.5. Bloc Notes
II.2. FONCTIONNEMENT DU LOGICIEL
II.2.1. Créer une zone d’étude
II.2.2. Créer les hypothèses clés et références
II.2.2.1. Hypothèses clés
II.2.2.2. Références
II.2.3. Proposer des Scénarios
II.2.4. Saisir les données
II.2.5. Présenter les résultats
II.3. DONNEES NECESSAIRES
II.3.1. Etude de l’offre et de la demande en eau
II.3.2. Etude de la qualité de l’eau
II.3.3. Etude hydrologique
II.3.4. Etudes hydro-électriques
PARTIE III :
III.1. SITUATION GEOGRAPHIQUE
III.1.1. Localisation
III.2. CONTEXTES PHYSIQUES
III.2.1. Contexte climatique
III.2.1.1. Température
Fig. 5 : Courbe de l’évolution des températures avec le courbe de tendance
III.2.1.2. Pluviométrie
III.2.1.3. Vents
III.2.1.4. Cyclones
III.2.2. Contexte géologique
II.2.2.1. Formation du Karoo
III.2.3. Contexte pédologique
III.2.4. Contexte Hydrographie – Hydrogéologique
III.2.4.1. Hydrographie :
III.2.4.2. Hydrogéologie
III.3. CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE
III.3.1. Population
III.3 2. Activités
III.3.3. Infrastructures sociales
III.3.3.1. Services de la santé
III.3.3.2. Services de l’éducation
III.4. CONTEXTE BIOLOGIQUE
III.4.1. Flores
III.4.2. Faunes
III.5. UTILISATION DES RESSOURCES ET ESTIMATION DES BESOINS EN EAU
III.5.1. Secteur alimentation en eau potable
III.5.2. Secteur élevage
III.5.3. Secteur agriculture
III.5.4. Secteur Infrastructures sanitaires et éducatives
III.5.4.1. Infrastructures sanitaires
III.5.4.2. Infrastructures éducatives
II.5.5. Secteur Tourisme
PARTIE IV
IV.1. LES DONNEES TRAITEES
IV.1.1. Sites de demandes
Santés
Nombre de patients
Educations
Nombre d’élèves
Industrie :
IV.1.2. Barrage de retenue
IV.I.3. Rivières
IV.I.4. Eaux souterraines
IV.I.5. Hydrologie
IV.I.6. Qualité de l’eau
IV.2. MODELISATION PAR WEAP
IV.2.1. Cartographie
IV.2.1.2. Réglage des paramètres généraux
IV.2.1.3. Numérisations des éléments nécessaires dans le modèle
IV.2.2. Création des hypothèses clés
IV.2.3. Création des scénarii
IV.2.3.1. Changement d’horizon de temps du secteur
IV.2.3.2. Création de scénario de référence
IV.2.3.3. Création du scénario « Méthode de l’année hydrologique »
IV.2.4. Raffinage des demandes
IV.2.4.1. Ajout des autres sites de demandes
IV.2.4.2. Priorités d’approvisionnement
IV.2.4.3. Ajout d’une condition d’écoulement
IV.2.4.4. Modélisation des ressources en eaux souterraines
IV.2.5. Saisie des données
IV.2.5.1. Saisie des éléments d’affichage cartographique
IV.2.4.2. Modélisation de la qualité de l’eau
PARTIE V
V.1. Présentation cartographique finale du modèle
V.2. Ressources en eau du bassin
V.2.1. Disponibilité en quantité des ressources en eau existantes
V.2.1.1 Eaux souterraines et vulnérabilité
V.2.1.2. Taux d’infiltration et vulnérabilité
V.2.1.3. Evapotranspiration et vulnérabilité
V.2.1.4. Eau de surface et vulnérabilité
V.2.2. Disponibilité en qualité des ressources en eau existantes
V.3. Demandes ou besoins en eau
V.3.1. L’eau distribuée pour tous les sites de demandes pour l’horizon 2001-2050
V.3.2 Débit du site de demandes pour l’horizon 2001-2050
V.4. BILAN DE GESTION DES RESSOURCES EN EAU
Conclusions et recOmmandations
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE n°01bis : Normes de potabilité des eaux recommandés par l’OMS
ANNEXE n°04 : PLANCHES PHOTOS
TABLE DES MATIERES
LISTES DES FIGURES
LISTES DES TABLEAUX
SIGLES ET ABREVIATIONS

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