Risque environnementaux et ajustement d'un modèle numérique de terrain pour la maà®trise des risques d'inondation à Ouagadougou : cas du quartier Gounghin

II - METHODOLOGIE

La démarche méthodologique suivie a consisté dans un premier temps, à décrire les interrelations des caractéristiques physiques et humaines du milieu d'étude et le risque d'inondation. Dans un second temps, le croisement de certaines variables à référence spatiale de cet état des lieux, grâce aux Système d'Information Géographique, a abouti à une analyse de sensibilité du milieu aux inondations.

La démarche d'investigation s'articule autour de deux axes:

y' l'état des connaissances sur les inondations à travers la revue de littérature,

y' les travaux de terrain : les entretiens, la collecte de traitement et d'analyse.

II.1. La revue de littérature

Les études sur les inondations ne sont pas légion au Burkina Faso. Jusqu'alors plutôt orientées vers le développement rural et la gestion des ressources naturelles où l'accroissement de la production semblait être la principale préoccupation des autorités du pays. Depuis les dommages causés par les dernières pluies au cours des deux dernières années (2009 et 2010), la menace des inondations et les risques encourus semblent plus préoccupants.

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Pourtant, peu d'études ont abordé la question des risques d'inondation urbaine. Dans les travaux existant, les plus récents et pertinents, ont fait le diagnostic de cette problématique. Il s'agit des recherches de doctorat de Hingray, (1999), celles de L'Huissier, (1993) et de Hangnon, (2009). Par ailleurs de nombreuses autres études portent sur la ville de Ouagadougou mais quelques unes seulement ont trait à l'hydraulique et plus particulièrement aux risques d'inondation. Les résultats des enquêtes du PACVU (1993) à Ouagadougou distinguent des inondations de courte durée (inférieure à quelques heures) de moyenne durée (un à deux jours) et de longue durée (toute la saison des pluies). Ces inondations sont essentiellement de type pluvial hormis celles des secteurs riverains des barrages qui, selon Dipama (1992) sont l'une des conséquences du débordement des eaux des barrages du fait de leur perte en capacité de stockage.

En se basant sur les propriétés telles que la pénétrabilité, la stockabilité et la transmissivité du bâti, Hingray (1999) est arrivé à la conclusion que l'évolution simultanée entre les hauteurs d'eau dans le bâti et dans les rues n'était pas réellement pertinente pour les inondations pluviales rapides. L'indice de pénétrabilité qui caractérise la facilité plus ou moins grande qu'a l'eau de pénétrer dans les concessions pour une durée donnée et pour un type de quartier est variable. Il est plus petit pour les quartiers lotis que pour les quartiers spontanés (Hingray, 1999). En conséquence cet indice dépend de l'imperméabilisation de la zone (Adama, 1996 et Moyenga, 1996). Ainsi, les analyses qu'avaient faites Escourrou (1991), révélaient que le coefficient d'imperméabilisation varie de 0,35 (dans les zones non viabilisées) à 0,5 - 0,8 (dans les zones loties et équipées) pour la ville de Ouagadougou. Le seuil de ruissellement à Ouagadougou est fixé entre 5 et 30 mm. En comparaison avec le bassin de versant de Nakambé, cet auteur conclut que le coefficient de ruissellement à Ouagadougou est moindre en raison de la présence des zones non urbanisées dans le nord du bassin. En conséquence, le ruissellement dépend de plusieurs facteurs qui peuvent aggraver ou amoindrir le risque d'inondation par ruissellement pluvial. Au nombre de ces facteurs figurent notamment, la topographie, le couvert végétal, la battance du sol, l'état d'humectation des couches pédologiques avant le déclenchement d'une averse, la caractéristique du bassin versant, l'occupation du sol (MEDD, 2003; Ouédraogo, 1996 ; Lamachère, 1994 ; Lamachère, et al. 1995 ; Le Barbe, 1982).

S'agissant de l'état du sol, Kaboré (1993) dans ses travaux est arrivé à la conclusion selon laquelle, le mois d'août est celui où les hauteurs d'eau les plus importantes sont enregistrées.

Il correspond aussi à celui pendant lequel l'humidité maximale du sol est atteinte, ce qui favorise un fort ruissellement et une stagnation des eaux de ruissellement ou des inondations dans les parties basses.

Ceci n'est pas toujours vérifié car une pluie d'une forte intensité ne donne pas le temps au sol, quelque soit sa nature, le temps d'emmagasiner la majeur partie des eaux (MEDD-France, 2003). S'ensuivent alors les inondations à l'exemple de celle du 20 Mai 1991, du 1er

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septembre 2009 et 28 juillet 2010. Les études urbaines ont montré que, la totalité des villes africaines est également dans une situation de retard en matière d'équipement d'assainissement, notamment de réseaux de drainage des eaux pluviales. Cette situation est aggravée par des taux de croissance démographique très élevés, une urbanisation mal maîtrisée sur des superficies parfois très étendues (Desbordes et Servate, 1988). Ces raisons ajoutées à une anarchie dans l'occupation de l'espace constituent des facteurs de vulnérabilités d'un territoire (D'Ercole et al.1996).

Ces facteurs de vulnérabilité, d'ordre économique, institutionnel et politico administratif, technique, psychologique, structurel et fonctionnel, mis en relation avec l'aléa engendrent le risque (D'Ercole et al. 1996).

Ces principaux travaux, excepté ceux de Hingray (1999) sus cités n'ont pas abordé la question des risques d'inondation dans la ville de Ouagadougou, mais se sont plutôt appesantis sur les conditions de ruissellement en milieu urbain afin de construire des réseaux d'assainissement. Quant aux recherches de Hingray, elles sont menées à l'échelle du bâti sans pour autant arriver ni à une cartographie ni à une classification des zones à risques d'inondation. De plus au plan méthodologique, l'analyse des risques d'inondations ne s'était pas faite par les Systèmes d'Information Géographiques (SIG), plus singulièrement à travers un Modèle Numérique de Terrain (MNT). Hangnon (2009), dans ses travaux dans l'arrondissement de Nongr-Maâsom situé au Nord-est de la ville de Ouagadougou, montre que le risque des inondations est évalué qualitativement par la combinaison de l'aléa et de la vulnérabilité. Ainsi, la carte des risques des inondations dans l'arrondissement de Nongr- Mâasom est élaborée par croisement des cartes d'aléa et de la vulnérabilité globale. Ceci permet la localisation des zones potentielles à risque dans l'arrondissement étudié.

Les zones à risques sont déterminées par analogie à la caractérisation de la vulnérabilité globale, c'est-à-dire en utilisant l'outil Map Calculator du SIG ArcView 3.2. Les inondations par stagnation d'eau pluviale sont dues selon Hangnon (2009) à une capacité insuffisante d'infiltration, d'évacuation du réseau d'eau pluviale lors de pluies importantes.

Outre la faible dénivellation sur la quelle se reposent des habitations, l'absence de réseau de drainage des eaux pluviales dans certaines zones de l'arrondissement ou sa défaillance dans les zones où il en existe, accentuent la vulnérabilité du milieu aux inondations, à des degrés divers.

Au travers des travaux de Hangnon (2009), pour arriver à une meilleure analyse spatiale du risque et de sa cartographie synthétique à Ouagadougou, l'utilisation des SIG paraît alors plus adéquate et adaptée. En effet, les SIG sont définis comme « un système informatique permettant, à partir de diverses sources, de rassembler et d'organiser, de gérer, d'analyser et de combiner, d'élaborer et de présenter des informations localisées géographiquement,

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contribuant notamment à la gestion de l'espace » (Société française de photogrammétrie et télédétection, 1989 citée par Brusle, (2008).

II.2. Les travaux de terrain

Ils ont été effectués en trois étapes : une phase «entretien» et une phase de collecte, de traitement et d'analyse des données sur le réseau de drainage des eaux pluviales et les levés altimétrique de la zone d'étude.

Une seconde sortie de terrain a également été effectuée afin valider les résultats avec les réalités du terrain. Cette dernière étape est développée dans la deuxième partie de nos travaux.

II.2.1. Les entretiens

Outre la recherche de documents divers disponibles, des entretiens individuels de type non directif ont permis de recueillir des informations auprès des personnes ressources dont les points de vue ou analyses étaient capitales pour notre étude.

Il s'agit de plusieurs catégories de personnes choisies en fonction de leurs degrés d'implication dans l'assainissement urbain:

y' le responsable du service de l'urbanisme et de l'ingénierie des projets de la

direction des services techniques et municipaux de la mairie de Ouagadougou,

y' le chef de service de la propreté de la ville de Ouagadougou,

y' le Directeur de la Planification Urbaine;

y' le Maire de l'arrondissement de Baskuy,

y' le chef de cabinet du Ministre de l'Habitat et de l'Urbanisme, son service

technique, de la statistique, de la documentation et de l'information,

y' le directeur de la direction général de l'urbanisme et des travaux foncier,

y' le docteur Suzane Ouédraogo/Yaméogo (professeur à l'UFR/SVT-UO),

y' des responsables de bureau d'étude (topographie et hydrologie),

y' le président et le coordonateur de l'association AJSFB et du projet PHAYO,

y' les professeurs de géographie de l'Université de Ouagadougou.

Malgré leur richesse, les informations bibliographiques et celles obtenus grâces aux entretiens se sont révélées insuffisantes pour mieux cerner notre sujet. Aussi avons-nous entrepris de les compléter par des entretiens sur l'entretien du réseau d'assainissement pluvial avec des personnes résidant dans des zones pourvues de caniveaux, et par des observations directes sur le terrain.

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II.2.2. Outils de collecte et traitement de données

La phase de collecte a débuté par l'observation directe du réseau d'assainissement pluvial, par le relevé des coordonnées géographiques et de l'état du réseau, ainsi que par des levés GPS pour les données altimétriques approchées de la zone (cf. planche photographique n°1). Au terme de la phase terrain, différentes données de type qualitatif ou quantitatif ont été recueillies, traitées et analysées grâce à divers outils spécifiques (logiciels ArcGIS 9.3, Arcview 3.2, SPSS16.0).

Enfin, la dernière étape nous a amené sur le terrain après les traitements des données et analyses pour la confrontation des résultats théoriques avec la réalité du terrain. Cela c'est fait avec les résidents des parcelles potentiellement exposées aux risques d'inondation et les archives des maisons de presse. Cette phase a consisté à connaître l'état des lieux lors des précédentes inondations du 1^er septembre 2011 et du 28 juillet 2010.

Planche photographie n°1 : Levé au GPS sur l'Avenue du Mogho

Source : RABDO A. Avril 2011

II.2.2.1. Outils de collecte des données

Les outils utilisés pour la collecte des données sont la recherche documentaire, un guide d'entretien, une grille d'observation et un Système de Positionnement Global (GPS).

La recherche documentaire a consisté à passer en revue les ouvrages, documents et travaux de recherche disponibles ayant traités des risques en général et du risque d'inondation en particulier et aussi ceux ayant portés sur la zone d'étude. Elle a consisté aussi à la recension des évènements d'inondation, dans les archives de journaux. Cette recherche documentaire a débuté en octobre et s'est poursuivie au fur et à mesure de l'évolution des travaux. Les documents ont été consultés dans les bibliothèques et centres de documentation notamment:

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- la bibliothèque de l'institut de géographie de l'Université Paris 1 Panthéon Sorbonne, - la bibliothèque de l'EPHE Paris,

- les centres de documentation du département de géographie, de la faculté d'hydrologie de l'Université de Ouagadougou, de l'Institut International de l'Ingénierie et de l'Eau (2iE), de la Direction Général des Ressources en Eaux (DGRE), du Centre d'Information sur la Recherche et le Développement (CIRD), où il existe, des mémoires, thèses, ouvrages généraux et techniques relatifs au thème de la présente étude,

- au sein de l'IGB, du MHU, et de la DGUTF, DGTTF, pour collecter les documents planimétriques (cartes, bases de données urbaines, et images satellites sur la ville de Ouagadougou),

- à la Direction de la Météorologie Nationale (DMN), pour l'obtention des données climatiques (hauteurs pluviométriques) et l'intensité de la pluviométrie.

Cette recherche documentaire a permis de faire une synthèse bibliographique et d'approfondir notre thème d'étude.

Le guide d'entretien a orienté les débats lors des entretiens approfondis avec des personnes ressources (cf. annexe n°2). Ces entretiens semi-directifs ont été réalisés à partir d'une majorité de questions ouvertes pour permettre à l'interviewé d'expliciter au mieux les facteurs qui concourent aux inondations pluviales.

- Une grille d'observation (cf. annexe n°1). a été utilisée pour l'observation directe de l'état du réseau de drainage des eaux pluviales. Et enfin, à l'aide d'un NAVSTAR Global Positioning System (GPS Garmin eTrex « venture HC » et Garmin GPSMAP 76CSx), les coordonnées géographiques du réseau de drainage et l'altimétrie du quartier Gounghin ont été levées.

- Aussi a-t-elle été complétée par des recherches sur le net, pour des données plus ressente et le téléchargement d'image SRTM (SRTM 90m DEM version 4)⁴ et de logiciel entrant dans le cadre du traitement et l'analyse des données collectées.

⁴ ftp://ftp.glcf.umd.edu/glcf/SRTM/GTOPO/SRTM_GTOPO_u30_n040w020/ ftp://ftp.glcf.umd.edu/glcf/SRTM/Degree_Tiles/n012/SRTM_u03_n012w002/ ftp://ftp.glcf.umd.edu/glcf/SRTM/Degree_Tiles/n012/SRTM_u03_n012w003/ ftp://ftp.glcf.umd.edu/glcf/SRTM/Degree_Tiles/n012/SRTM_u03_n012w002/, téléchargement effectué le 05/04/2011

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II.2.2.2. Traitement et analyse des données

Les données collectées ont été traitées grâce à des outils spécifiques. Toutes les données à référence spatiale, ont été harmonisées et établies en système de projection WGS_84_ UTM_zone 30N, Transverse_Mercator.

Les données sur le réseau de drainage ont été transférées avec le logiciel DNR Garmin (version 5.1.1.) et ramenées dans le logiciel SIG ArcView 3.2 pour la conversion des données en Shape file (fichier de forme). Elles ont été ensuite ramenées dans le logiciel SIG ArcGis 9.3 pour construire des « polylignes » en joignant les points dans leur ordre successif. La table de la couche du réseau de drainage (canaux) a été documentée selon les caractéristiques de la grille d'observation.

La mauvaise superposition des Shape file de la BDU (Base de Donnée Urbaine), de l'IGB et celles du MHU, nous a conduits à faire des translations et de nouvelles re-projections avec le logiciel SIG ArcGis 9.3⁵. Des modifications ont été apporté à la limite du secteur et du canal, pour les réajuster au parcellaire et aux coordonnées GPS prisent sur le terrain.

Les images SRTM (SRTM 90m DEM version 4), ont été reclassé dans le logiciel SIG ArcGis 9.3, pour une meilleure netteté des éléments observables sur l'image. Cependant, la taille de notre zone d'étude (577,71 ha) et les différentes résolutions apportées au traitement de l'image n'ont pas permis son utilisation dans la réalisation du MNT. Cela nous à contraint à un levé au GPS, pour la collecte de données altimétriques. Ces données altimétriques ont été ensuite transféré dans le logiciel Arcview 3.2, convertit en fichier de forme (Shape file), et transféré dans le logiciel ArcGis 9.3, pour la réalisation du MNT. Par interpolation du MNT (TIN), nous avons régénéré des courbes de niveau d'un (1) et de 0,5 mètre d'équidistance, afin de réaliser un MNT plus proche de la réalité de notre zone d'étude. Les pentes ainsi obtenues par régénération des courbes de niveaux ont permises d'obtenir le sens d'écoulement des eaux dans le quartier Gounghin. Les pentes réalisées sont à l'échelle de la zone et fonction du levé au GPS, elles ne sont pas à l'échelle de la pente générale de la ville de Ouagadougou. La reclassification du MNT (TIN) en MNT Raster de quatre (4) classes nous à permise de déterminer les surfaces en fonction de la topographie.

Nous avons également eu recours à l'image satellite Quickbird panchromatique (2005), d'une résolution spatiale de 60 cm, acquise au MHU, pour une typologie de l'occupation (enjeux) de la zone. Cette image à fait l'objet d'un « subset⁶ » dans le logiciel Erdas Imagine 9.1.

Nous avons eu recours à ces logiciels en raison de leur interopérabilité et de leur disponibilité. Les données de la grille d'observation ont également été introduites dans une table SPSS (version 16.0) pour des analyses statistiques.

⁵ Les données en UTM, on été ramené en GCS_WGS_84 et ensuite re-projeté en WGS_84_ UTM_zone 30N

⁶ Extraction de la zone d'étude.

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Les données climatiques collectées à la Direction de la Météorologie Nationale (DMN), ont permises le calcul des Précipitations Moyennes Annuelles (PMA) sur lesquelles sont mises en évidence les variabilités interannuelles des précipitations.

Les données d'intensité de la pluie ont été traitées avec MS Excel 2007 et ont fait l'objet d'analyse statistique. L'analyse des données, est basée sur une approche cartographique, combinée avec méthode hiérarchique multicritère.

L'ensemble des données (BDU, levées GPS, courbe de niveau, images SRTM, image satellite Quickbird panchromatique d'une résolution spatiale de 60 cm, acquise au MHU, ainsi que les mesures et les observations effectuées sur le terrain) ont été intégré dans un environnement SIG ArcGis 9.3 et ArcView 3.2 pour une analyse spatiale de l'information.

II.3. Difficultés rencontrées

Ce présent travail a été passionnant, cependant, de la collecte à l'analyse des données, d'énormes difficultés ont été rencontrées. Ce sont entre autres:

y' l'impossibilité d'avoir des images satellitaires en temps réel et à faible résolution de la ville de Ouagadougou,

y' l'inexistence des données pédologiques précises de la zone d'étude, y' la non disponibilité de certaines personnes ressources des services techniques de la

municipalité et du CONASUR, à répondre à certains centres d'intérêt de l'étude, y' le manque de données altimétriques précises et densifiées de la zone d'étude, pour

obtenir une meilleure précision du MNT.

Malgré ces difficultés, nous sommes parvenus à non seulement collecter l'ensemble des informations nécessaires à notre étude, mais aussi à effectuer leur traitement et analyse.