Impact de la variabilité climatique et du barrage Nangbéto sur l'hydrologie du système Mono-Couffo (Afrique de l'Ouest)

Résumé

En Afrique tropicale, de nombreuses études sur la variabilité climatique montrent qu'une tendance à la sécheresse s'est manifestée à partir de la fin des années 1960. Cette sécheresse a affecté aussi l'hydrosystème Mono-Couffo, en Afrique de l'Ouest, avec une persistance remarquable qui s'est répercutée sur les écoulements. Depuis 1988, avec la mise en eau du barrage de Nangbéto, qui coïncide avec une légère reprise pluviométrique dans les années 1990, on assiste à une modification du régime hydrologique du Mono à Athiémé. Les méthodes statistiques appliquées aux données mensuelles de pluie et débit de la période 1961–2000 ont permis de constater que les déficits pluviométriques des décennies 1970 et 1980 ont engendré des déficits de l'écoulement. Mais, avec la légère reprise pluviométrique (2%) de 1988 à 2000, on assiste à un excédent d'écoulement de 37% sur le Mono à Athiémé à régime « artificiel » depuis 1988; et, par contre, pas d'excédent (0,1%) sur le Couffo à Lanta à régime « naturel ».

Editeur Z.W. Kundzewicz

Citation Amoussou, E., Camberlin, P. et Mahé, G., 2012. Impact de la variabilité climatique et du barrage Nangbéto sur l'hydrologie du système Mono-Couffo (Ouest Afrique). Hydrological Sciences Journal, 57 (4), 805–817.     

Statistical analysis of the effects on overland flow of spatial variability in soil hydraulic conductivity / Analyse statistique des effets de la variabilité spatiale de la conductivité hydraulique du sol sur l'écoulement de surface

Abstract

The effects of spatial variation of the saturated hydraulic conductivity (K _s ) of the soil on the variation of overland flow were tested by analysing 2000 synthetic rainfall—runoff events, all generated from real, observed rainfall events but with runoff modelled by a two-dimensional distributed model using different spatially variable K _s fields in a small (12 ha) agricultural catchment. The purpose is to determine the influence of spatial variation in K _s on runoff generation. The statistical measures used to describe the variation in the generated K _s were its coefficient of variation and correlation length. Both of these had two levels of typical values obtained from field measurements in other studies. The storms were analysed at a general event level, first using simple graphical and statistical methods and then using analysis of variance (ANOVA). The observed scale of the spatial variation of K _s does cause statistically significant variation in overland flow. The graphical analysis showed that the first flow peak in a multi-event storm had the largest variation and that differences were greater in the rising part of the hydrograph than in its recession. The greatest variation in overland flow was produced by the combination of the greater coefficient of variation and the longer correlation lengths. The smallest variation in overland flow was produced by the combination of the smaller coefficient of variation and the shorter correlation lengths. ANOVA showed that the coefficient of variation and correlation length alone did not explain all the variation of the total flow. ANOVA was not very useful due to the many restrictive assumptions that were not satisfied by the nature of the data and therefore analysis methods with less restrictive assumptions need to be tested.     

Influence du Bani sur la variabilité saisonnière et interannuelle de la crue du fleuve Niger dans le delta intérieur au Mali

Le delta intérieur du fleuve Niger est une zone humide sahélienne dont l’inondation dépend de la pluviométrie des bassins supérieurs du fleuve Niger et de son principal affluent, le Bani. La crise climatique qui a débuté en 1970 a très peu influencé les dates de passage des maximums de crue sur le Niger amont et son principal défluent, le Diaka. L’influence par contre est très forte sur le Bani, à la confluence avec le Niger à Mopti et sur le delta aval avec des dates de passages des maximums plus précoces qu’auparavant. Cela est dû à la faiblesse des superficies inondées au cours des années sèches. Pendant les années humides, l’importance des débordements latéraux ralentit la propagation de la crue avec pour conséquence des dates de passages plus tardives des maximums. Par ailleurs pendant les années humides antérieures à 1970 l’importance des débordements latéraux conférait au delta amont un caractère d’autorégulation par écrêtage des crues au niveau de certaines station.     

Analyse du transport solide en suspension dans le bassin versant de l'Oued El Hammam (Algérie du Nord)

Résumé

Dans les régions semi-arides et arides, caractérisées par des précipitations relativement faibles et souvent à caractère torrentiel, les facteurs climatiques jouent un rôle primordial dans l'érosion des sols à l'échelle des versants. La majeure partie de l'exportation des matériaux solides est effectuée par les cours d'eau lors des crues. La présente étude traite de l'évaluation et de la quantification du transport solide dans le bassin versant de l'Oued El Hammam, un sous-bassin important de la Macta caractérisé par une forte érosion hydrique. La sensibilité des roches à l'érosion, l'intensité des précipitations et les perturbations du régime d'écoulement font que le flux des matières en suspension (MES) transportées par l'Oued El Hammam atteint des valeurs très importantes. L'analyse du bilan qui règle le processus pluie–ruissellement–transport solide montre de bonnes relations, notamment entre la lame d'eau écoulée et la quantité de charge solide transportée. Nous présentons des modèles statistiques permettant de reproduire les flux de MES. Après calage et validation des modèles sur les chroniques mesurées, ils sont utilisés afin de reconstituer des chroniques de flux de MES non mesurées, à partir de données historiques de débit et de pluie. L'étude de la relation C–Q à l'échelle de la crue a été modélisée par une fonction puissance Y = aX^b ; une analyse statistique de la constante a et de l'exposant b a été menée afin d'expliquer le comportement de ces deux paramètres et de mieux comprendre l'aspect aussi bien pratique que théorique des processus.

Citation El Mahi, A., Meddi, M., et Bravard, J.-P., 2012. Analyse du transport solide en suspension dans le bassin versant de l'Oued El Hammam (Algérie du Nord). Hydrological Sciences Journal, 57 (8), 1642–1661.     

Calcul des pluies et débits classés sur le bassin du Bani (Mali): une approche de la vulnérabilité des ouvrages et de la population depuis la sécheresse

Résumé Dans un contexte de changement climatique, les dimensionnements d'ouvrages hydrauliques peuvent avoir un rôle crucial dans une évaluation de la vulnérabilité. Ainsi, on calcule avec les données les plus récentes possibles la pluie journalière maximale annuelle de période de retour donnée (10, 20 et 100 ans) sur 51 stations ainsi que les débits de projet pour six stations sur le bassin versant du Bani au Mali (129 000 km²). Pluies et débits sont calculés avec une méthode utilisant les L-moments et en découpant le bassin en régions climatiques homogènes. Une formule empirique d'évaluation du débit décennal est enfin réévaluée, considérant la baisse importante des débits maximaux depuis 1970. Les valeurs trouvées soulignent l'importance du choix de la période, puisque quelques années peuvent faire varier de façon importante les valeurs classées.     

Analyse de sensibilité globale du modèle CATHY aux propriétés hydrodynamiques du sol d’un micro-bassin agricole drainé

Résumé

Une étude d’analyse de sensibilité globale d’une application du modèle hydrologique CATHY (CATchment HYdrology) sur un bassin sous influence de drains agricoles a été réalisée en utilisant les méthodes Morris, FAST99 (Fourier Amplitude Sensitivity Test) et Sobol2002. Ces analyses ont permis d’identifier les paramètres les plus sensibles sur : (a) l’écoulement aux drains et (b) les flux sortant du micro-bassin agricole Bras d’Henri (Québec, Canada). Des 24 paramètres évalués par la méthode de Morris, les neuf et huit paramètres ayant été respectivement très influents sur les deux variables de sortie, ont été analysés par les méthodes FAST99 et Sobol2002. Il s’ensuit que la conductivité hydraulique horizontale à saturation dans les couches sous les drains est la propriété hydrodynamique la plus influente sur les deux variables de sortie. Cette étude démontre que des efforts devraient être portés sur la caractérisation de l’anisotropie du sol, car celle-ci n’est pas à négliger lors d’une modélisation hydrologique tridimensionnelle.

Editeur Z.W. Kundzewicz     

Vecteur de la pollution metallique du bassin versant de l’Oued El Bey vers le Golfe de Tunis (Tunisie)

Résumé

L’Oued El Bey, qui draine 60% de la charge polluante hydrique de plusieurs agglomérations urbaines du Nord-Est de la Tunisie, est un exemple représentatif du transfert des métaux lourds résultant de l’activité industrielle et urbaine. Il fournit une indication sur le devenir et la répartition des métaux lourds dans le Golfe de Tunis. Dans la fraction dissoute, Cd, Pb, Co et Hg ne sont pas détectés mais Zn varie entre 0,01 et 0,07 μg/L. Les concentrations du Mn, Zn, As, Ni, Pb, Cu et du Cd sont très élevées dans la fraction particulaire par rapport à la fraction dissoute, avec un coefficient de partage Kd de l’ordre de 10⁶, ainsi que dans les sédiments du lit de l’oued pour Pb et Zn. La pollution par les métaux la plus élevé de l’Oued El Bey a été trouvée pour Zn, Pb et Cu: les concentrations variaient respectivement entre 1698,9 et 14575, de 0 à 2153,7 et de 0 à 3431,8 μg/g. La variation spatiale des teneurs en métaux lourds confirme l’effet des eaux usées rejetées dans l’Oued El Bey. Les teneurs de ces métaux lourds dans les trois phases dissoute, particulaire (MES) et sédiments confirment que la MES constitue le vecteur de transport principal via la Sebkha Soliman vers le golfe. L’examen des rapports des différents éléments (Pb, Cu et Cd) par rapport au Zn dans les sédiments de l’oued montre une augmentation au niveau de la confluence de l’Oued El Bey et de son affluent l’Oued El Meleh, ce qui signifie que les apports sédimentaires de cet affluent contrôlent la signatutue chimique des sédiments de l’Oued El Bey.

Editeur Z.W. Kundzewicz; Editeur associé B. Touaibia

Citation Khadhar, S., Mlayah, A., Chekirben, A., Charef, A., Methammam, M., Nouha, S., et Khemais, Z., 2013. Bassin versant Oued El Bey: vecteur de transport de la pollution métallique vers le Golfe de Tunis (Tunisie). Hydrological Sciences Journal, 58 (8), 1803–1812.     

Contribution de la gravimétrie à l’étude de la structure profonde du bassin de Bou-Houria (Maroc Nord-oriental) : implications hydrogéologiques

Résumé

Cette étude vise à améliorer la connaissance de la structure du bassin de Bou-Houria en se basant sur l’analyse et l’interprétation de données gravimétriques. Des cartes de l’anomalie résiduelle, du gradient vertical et du gradient horizontal ont été calculées à partir de la carte de l’anomalie de Bouguer. Ces cartes fournissent des informations sur la variation de la densité dans le sous-sol et permettent de mieux cerner la structure de la zone d’étude en mettant en évidence les principales unités et accidents tectoniques généralement masqués par les dépôts quaternaires. L’ensemble des résultats obtenus conduit à l’amélioration de la carte structurale de la zone d’étude, qui pourrait constituer un document de base pour orienter les futurs travaux d’exploration des eaux souterraines dans le bassin.     

Impact des rejets urbains et industriels sur la qualité des eaux de la plaine de la Meboudja (Algérie)

Un site aquifère contaminé, situé en bordure de l’oued Meboudja (Annaba, Algérie), a été caractérisé en mettant en place une surveillance de la qualité des eaux de surface et souterraines affectées par les nombreux rejets industriels et urbains sur une période de 11 ans (1999?2009). Les déchets industriels sont déposés directement sur le sol et les effluents sont déversés dans l’oued Meboudja sans aucun traitement préalable. Les eaux souterraines présentent une conductivité électrique élevée (de 1000 à 6000 μS/cm), de fortes teneurs en chlorure et en sodium avec respectivement un maximum de 1400 et 730 mg/L. Partant des résultats de l’analyse en composantes principales effectuée sur 33 puits en juillet 2009, les trois principaux processus responsables de l’évolution chimique observée au niveau de l’aquifère ont été identifiés: (a) l’apport salifère du lac Fetzara et le lessivage des formations métamorphiques carbonatées (responsables de l’augmentation de la minéralisation) ; (b) l’alimentation de la nappe par les eaux de l’oued Meboudja, recevant de nombreux polluants industriels (responsable des fortes teneurs en fer et en manganèse) ; et (c) l’utilisation des produits chimiques dans l’agriculture (responsable de l’augmentation des teneurs en nitrates). Les fortes minéralisations sont enregistrées notamment dans les puits situés à proximité des rejets industriels. En outre, de fortes concentrations métalliques en fer et en manganèse sont observées dans les eaux de l’oued. L’évolution de ces deux éléments dans les eaux de la nappe au cours d’un cycle hydrologique montre que l’augmentation des teneurs est liée notamment à une réalimentation de la nappe par l’oued et à une mauvaise oxygénation de la nappe. L’existence de niveaux argileux peut en effet jouer le rôle d’écran en surface et favoriser les conditions réductrices dans la nappe. La Meboudja agit par conséquent comme une source diffuse de contaminants tout au long de son parcours. Les caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère ont été estimées à l’aide de l’interprétation des données des pompages d’essai effectués dans plus d’une dizaine de puits. Des modèles d’écoulement et de transport de polluants ont été élaborés en utilisant le code MODFLOW-MT3D. L’ampleur de la migration des contaminants a été évaluée pendant une période de 11 ans (1999?2009). L’interaction oued-nappe est considérée comme responsable de la migration des contaminants dans la plaine de la Meboudja.

EDITEUR Z. W. Kundzewicz

EDITEUR ASSOCIÉ C. Leduc     

Les réseaux de neurones et la régression multiple en prédiction de l’érosion spécifique: cas du bassin hydrographique Algérois-Hodna-Soummam (Algérie)

Résumé

Dans ce travail, des modèles de prévision de l’érosion spécifique des bassins versants en insuffisance voire en absence de jaugeages ont été élaborés, en fonction des paramètres climatiques, hydromorphométriques et de la couverture végétale, au droit des sites de barrages et retenues collinaires dans le bassin très érodé qu’est l’Algérois-Hodna-Soummam. Les paramètres régissant l’érosion ont été soigneusement sélectionnés sur la base d’une recherche bibliographique et regroupés en deux catégories distinctes par le biais de l’analyse en composantes principales. Deux méthodes statistiques ont été appliquées: la première, basée sur la régression multiple et la deuxième sur les réseaux de neurones artificiels. Des résultats très satisfaisants sont obtenus en testant, par validation croisée, la validité du modèle neuronal composé de: lame écoulée, densité de drainage, pente moyenne du bassin et précipitation moyenne annuelle comme variables d’entrées avec un coefficient de détermination de 0,81 et une erreur quadratique moyenne de 0,19.

Editeur Z.W. Kundzewicz; Editeur associé G. Mahé

Citation Salhi, C., Touaibia, B., et Zeroual, A., 2013. Les réseaux de neurones et la régression multiple en prédiction de l’érosion spécifique: cas du bassin hydrographique Algérois-Hodna-Soummam (Algérie). Hydrological Sciences Journal, 58 (7), 1573–1580.     

Variabilité et tendances observées sur les débits moyens mensuels,saisonniers et annuels dans le bassin de la Falémé (Sénégal)

Le changement climatique, lié au réchauffement de la Terre, agit directement sur notre milieu naturel en le transformant et s’accompagne de modifications dans le cycle hydrologique. Il s’en suit une baisse drastique des ressources en eau disponibles du fait de la forte diminution des totaux pluviométriques reçus. Dans cette étude, nous utilisons le test de Mann-Kendall pour caractériser la variabilité et les tendances des débits dans le bassin de la Falémé sur la période 1954–2014. Les résultats de l’analyse révèlent une tendance à la baisse statistiquement significative sur pratiquement tous les mois et sur les périodes de hautes et de basses eaux. Une tendance a été observée aussi sur les années de faible hydraulicité durant lesquelles l’écoulement des périodes de hautes et basses eaux est moins important. Le test de Mann-Kendall s’est donc avéré efficace pour indiquer les tendances négatives de l’écoulement dans le bassin de la Falémé.     

Etude de l’évaporation de la nappe phréatique des zones arides: cas de Ouargla (Algérie)

La majorité des surfaces mises en valeur dans les zones arides et semi-arides de l’Algérie reposent sur des nappes phréatiques très minéralisées dont le niveau est proche de la surface du sol (0–1,5 m). En présence de conditions climatiques très sévères, le processus d’évaporation de ces nappes contribue en grande partie à la salinisation des terres et la dégradation du milieu. Les résultats de l’étude de l’évaporation de la nappe phréatique de la région de Ouargla montre que l’évaporation diminue au fur et à mesure que le niveau de la nappe s’éloigne de la surface du sol. L’évaporation de la nappe est maximale et égale à l’évaporation du plan d’eau lorsque le niveau de cette nappe est situé dans la couche 0–0,6 m et devient minimale au dessous de 1,7 m. Pour une meilleure mise en valeur des terres et une production agricole élevée, il est nécessaire de connaître la profondeur critique de la nappe phréatique, profondeur pour laquelle l’évaporation est faible et par conséquent le dépôt de sels est faible dans les sols à texture sableuse de la région aride de Ouargla.