Memoire Online - Caractérisation physiographique

Première partie : Caractérisation physiographique des bassins versants de Soungrougrou 9

Remerciement

Ce mémoire de Master 2 n'aurait pu émerger sans tous ceux qui m'ont, sous quelques formes que ce soit, apportés leur aide, leur soutien et leurs connaissances. Qu'ils trouvent ici l'expression de mes remerciements et de ma gratitude.

Avant-propos

Ce travail a bénéficié de l'appui et du soutien de nombreuses personnes. Nous voulons saisir l'opportunité qui nous est ainsi offerte pour leur exprimer notre sincère et profonde reconnaissance.

Nous tenons à adresser nos sincères remerciements à Monsieur Honoré DACOSTA, notre Directeur de mémoire de Master 2, qui a accepté de guider nos premiers pas dans la recherche et de nous initier aux techniques de recherche et de collecte de données sur le terrain. La rigueur dans le travail, l'esprit critique et la grande disponibilité sont autant de caractères qui ont permis l'élaboration de ce mémoire. J'avoue que les mots me manquent pour le remercier et lui témoigner suffisamment toute ma reconnaissance et toute ma gratitude. Qu'il trouve ici l'expression du respect et des remerciements sincères que nous lui adressons !

Nous remercions à double titre Monsieur Tidiane SANE, enseignant-chercheur à l'université de Ziguinchor. D'une part, pour avoir accepter de Co-encadrer ce mémoire de master 2 malgré ses multiples charges, et d'autres part, d'être mon premier enseignant au département de Géographie à l'UDZ. Qu'il soit assuré de notre profonde reconnaissance.

Nos remerciements vont également à Dr Ansoumana Bodian et Dr François Mendy pour nous avoir faire bénéficier des expériences en cartographie.

Nous remercions particulièrement Dr Joseph SARR, Mme Anastasie Mendy BEYE, Omar Sall à l'UDZ et à l'ensemble des enseignants de l'UDZ. Ils nous ont donné de nombreux conseils pour nous orienter et faire valoriser notre travail.

Je remercie Monsieur Mamadou DAFFE le Directeur Général de SENAGROSOL et le personnel à double titre comme stagiaire et de m'avoir fait bénéficier de leurs expériences professionnelles en Hydrologie et les Systèmes d'informations géographiques.

Nous remercions l'ensemble des étudiants avec qui nous partageons le même encadreur, mes amis.

Nous tenons à remercier profondément nos parents pour le soutien affectif, moral, et matériel. Malgré la distance, ils se sont toujours enquérir de l'évolution de notre travail. Les mots ne sauraient exprimer toute la gratitude et l'amour que nous leur portons.

INTRODUCTION

Les pays du sahel, terre de contraste en matière de climat sont très fragilisés d'un point de vue environnemental, d'une part par la forte pression anthropique qu'ils subissent, d'autre part par les problèmes croissants de dégradation des sols. Etant donné la gamme et l'ampleur des contraintes de développement, le Sahel subit de plein fouet les variations climatique. Cette zone se révèle ainsi, un objet d'étude approprié pour la connaissance des ressources en eau, dans la mesure où son développement économique repose très largement sur la maîtrise de l'eau. De plus, la région subit depuis plus de trente ans une sécheresse persistante, dont les conséquences socio-économiques sont difficiles à résorber.

Face aux réalités du changement climatique, le développement durable est devenu un enjeu de recherche. Au Sahel, la crise persistante de l'eau, causée par la baisse de la pluviométrie et la dégradation des écosystèmes, renforcent la nécessité d'une gestion rationnelle des ressources hydriques (Dasylva S. et al, 2002). Ce phénomène est accentué par les fortes températures et l'évapotranspiration. Les conditions climatiques et hydrologiques ont déstabilisés les hydrosystèmes des pays du sahel. Cependant, la nécessité d'une gestion efficace des ressources en eau disponibles (eau de surface et eau souterraine) est apparue comme un impératif pour les décideurs politiques, les organismes de développement et des bailleurs de fonds (Mendy A. 2001).

Cette partie sahélienne du continent est plus influencée par la dualité sécheresse-inondation : trop d'eau ou pas assez (Coly A. 1996). Cette opposition constitue l'accès et le déficit des ressources en eau des populations, engendrant des conséquences souvent désastreuses pour l'environnement.

Cependant, la gestion de cette eau nécessite une bonne connaissance des régimes hydrologiques des bassins versants, plus particulièrement en période critique des basses eaux (étiages) et des hautes eaux (crues). Cette connaissance permettrait la réalisation d'ouvrages de retenues afin d'assurer le développement agricole. C'est ainsi qu'au Sénégal, comme dans la plupart des pays au sud du Sahara, des stratégies ont été adoptées parmi lesquelles le projet des bassins de rétentions, qui permet d'une part de stocker le maximum d'eau de ruissellement, et d'autres part, le projet des lacs artificiels.

Au Sénégal, chaque année durant la saison pluvieuse des quantités importantes d'eau se déversent en mer alors que l'eau constitue pour notre agriculture un facteur limitant (Bodian A. 2006). Pendant l'hivernage, l'eau reçue par les bassins à écoulement temporaire est drainée

vers le fleuve casamance, ce qui constitue un manque à gagner pour les populations. Par ailleurs, le ruissellement de ces eaux provoque l'érosion des sols, le ravinement généralisé. Ce qui constitue une contrainte pour le développement de l'agriculture.

C'est dans ce cadre que nous avons décidé d'étudier le ruissellement dans le bassin versant du Soungrougrou en amont de Diaroumé. La connaissance de ce dernier à travers l'estimation du volume d'eau (débit de pointe de crue) ruisselée et ces caractéristiques (temps de bases ; et de montée des eaux, et de coefficient de forme de la crue) aidera au dimensionnement sécuritaire des ouvrages de retenues afin de propulser le développement socio-économique du bassin versant de Soungrougrou en amont de Diaroumé. Elle permettra de retenir l'eau pour le développement agro-sylvopastorale, la réduction du taux de salinités des parcelles, et de favoriser la double saison ou double récolte afin d'atteindre l'autosuffisance alimentaire. Le bassin versant de Soungrougrou en amont de Diaroumé couvre deux sous bassin : le sous-bassin de Diaroumé avec une superficie de 3267, 48 km² et celui de Saré-Fodé dont la superficie est de 1933 km². Ces deux sous-bassins se situent au Sud- Est du Sénégal, dans les régions de Kolda et de Sédhiou. Dans ce bassin le réseau hydrographique est essentiellement constitué de rivières à écoulement pérennes, d'où l'intérêt de le matérialiser à travers l'outil cartographique. Cependant, deux types d'écoulements sont identifiés : la zone où l'écoulement est pérenne, marquée par un processus de salinisation très accentuée (axe Diaroumé-Dialambéré) et une zone d'écoulement intermittente qui se caractérise par une certaine aridité. Ces deux types d'écoulements nécessitent des aménagements hydro-agricoles pour le développement du bassin. Ainsi pour entreprendre ces aménagements, il faut une étude d'évaluation, d'estimation des potentialités hydriques du bassin versant. D'où le choix du thème : « Caractérisation physiographique et prédétermination de la crue décennale des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé. » Cependant, cette présente étude s'assigne comme objectif de déterminer le débit des écoulements à partir des eaux pluviales. Une telle étude n'a jamais été menée dans cette zone. Elle consistera à fournir aux aménageurs, des données quantitatives fiables sur les précipitations, les écoulements de surfaces, sur la bases desquelles une solution globale à la gestion rationnelle des ressources en eau, à la maîtrise du ruissellement, au drainage des eaux pluviales pouvant permettre la réalisation d'ouvrages hydrauliques efficients.

Ainsi une connaissance précise des caractéristiques du bassin versant et de son régime d'écoulement, conditionne tout aménagement destiné, d'une part à contribuer à terme au développement sensible et généralisé de la production agricole, et d'autre part à améliorer les conditions de vie des populations rurales victimes depuis des décennies de paupérisation.

Ainsi le bassin versant de Soungrougrou en amont de Diaroumé que nous envisageons d'étudier, vise les objectifs spécifiques suivants :

Après la recherche documentaire, le travail de terrain a permis de compléter la recherche d'information.

La première phase a consisté à contacter avec les personnes ressources pour avoir une meilleure perception du fonctionnement hydrologique des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé.

La seconde étape a constitué l'élément décisif du travail de terrain : la collecte des données pluviométriques.

Cette dernière étape est exclusivement exécutée par le support de l'informatique : le logiciel ArcMap pour le géoréférencement, la numérisation des cartes topographiques, l'élaboration de modèle numérique de terrain (MNT), mettant en exergue la structure et la morphologie du bassin versant.

Le logiciel Excel est utilisé pour le calcul statistique et l'élaboration de tableaux, de figures ; le logiciel Hydraccess a permis le traitement des données hydrologiques, l'ajustement des lois statistiques aux données pluviométriques et hydrologiques, la sortie des résultats sous formes numériques et graphiques.

Toutes les données ainsi traitée seront analysées à partir du plan suivant :

y' la première portera sur le milieu physique. Elle portera à définir avec précision les paramètres géomorphologiques, pédologiques et morphométriques qui influencent les écoulements.

y' la deuxième partie sera consacrée au traitement des données pluviométriques et mettra l'accent sur une approche pratique, pour une prédétermination des écoulements : une mise en relation des écoulements avec les paramètres physiques et climatiques du bassin versant pour une estimation rationnelle des débits de crues décennales par des méthodes de prédétermination en vue du dimensionnement des ouvrages hydrauliques.

Première partie :

Caractérisation physiographique des bassins versants de
Soungrougrou en amont de Diaroumé

La première partie est consacrée à la description des paramètres physiques qui régissent les bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé. Ces paramètres sont liés à la nature des terrains (structure géologique, aspect morphostructural, lithologique...) et la couverture végétale, constituant les facteurs stables de l'écoulement.

Chapitre 1 : Les caractéristiques physiques des bassins versants

Toute étude hydrologique nécessite au préalable une bonne connaissance du milieu physique (sol, végétation, géologie) (Sylla, 2005). Tout d'abord, la carte 1 montre la situation géographique du bassin versant étudié à l'échelle du Sénégal.

Cependant la zone d'étude s'intègre parfaitement dans le système de la moyenne et de la haute Casamance. Beaucoup de recherches ont été menées pendant plusieurs décennies dans cette zone (Fauck, 1955 ; Michel, 1970 ; Villefond, 1975). Ainsi, il conviendra de s'y référer pour une approche plus détaillée de la géologie, de l'hydrogéologie, de la pédologie et de la

biologie végétale, en leur donnant une brève synthèse accompagnée de cartes des sols, et de leurs occupations permettant de faire ressortir des traits dominants du bassin.

I. La géologie et l'hydrogéologie

L'étude de la géologie et de l'hydrogéologie constitue un aspect important pour l'hydrologie de surface (Sadio, 1992). En effet la nature des terrains, des roches et de leurs caractéristiques (porosité, perméabilité et imperméabilité) et la présence des nappes aquifères, permettent de déterminer le comportement hydrologique des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé.

A. La géologie du bassin

Le bassin de Soungrougrou en amont de Diaroumé appartient à la région naturelle de la moyenne et de la haute Casamance. La partie australe se situe dans le domaine sédimentaire Sénégalo-mauritanien dont les séries d'épaisseurs accroissent de l'Est vers l'Ouest. La zone est couverte par des formations gréso-argileuses appelées : Continental-Terminal. Cependant quatre formations géologiques s'identifient dans la structure géologique du bassin :

Le socle métamorphique paléozoïque est formé de schistes, grés, quartzites. Le toît du crétacé inférieur a été atteint à Diana Malari et Kolda respectivement à 563 m et 378m.

Le maestrichtien, la mer occupe tout le bassin de la Casamance (P. Michel, 1973) et y dépose des sables hétérométriques le plus souvent grossiers mêlés à des argiles feuilletées de couleur gris-foncé. L'épaisseur de la série maestrichtienne est variable et les sables maestrichtiens ont été tronqués par le socle métamorphique. Et l'examen des coupes géologiques des forages pétroliers et les corrélations établies entre elles font ressortir la diminution de l'épaisseur des termes du crétacé au fur et à mesure que l'on s'approche des limites orientales du bassin de la Casamance (Diop. E.S. 1987).

Au dessus du maestrichtien sableux, discordant sur un substratum composé de séries précambriennes, s'est déposé un paléocène, puis un éocène marno-calcaire. Une discordance sépare l'éocène de la série sablo-argileuse sus-jacente. Les termes de l'éocène sont essentiellement calcaires avec des variations de faciès allant des calcaires phosphatés à des marno-calcaires. C'est au cours du miocène que se produit une importante phase tectonique cassante. Les réseaux de fractures vont fortement conditionner l'hydrographie du bassin de la Casamance (Berger, 1980).

Le Quaternaire : Il s'agit des formations alluvionnaires déposées par le fleuve ou par ses affluents. Elles sont très hétérogènes et diversifiées : calcaires lacustres, vases, sables marins, alluvions fluviatiles, dunes rouges fixées, cuirasses latéritiques.

Ainsi, l'étude des formations géologiques pour l'hydrologie de surface revêt son importance dans la connaissance de la perméabilité des séries en place. Et si l'on en croit à la classification d'un bassin selon la méthode ORSTOM qui permet de ranger les séries en trois grandes formations caractéristiques de P1 à P3, nous pouvons obtenir les résultats suivants :

De façon générale, le bassin de Soungrougrou en amont de Diaroumé est pratiquement recouvert de la série du Continental-Terminal. Les caractéristiques de perméabilité que l'on peut obtenir sont :

Cependant cette classification de l'ORSTOM ne tient pas compte de l'altération des faciès et des formes.

y' A titre illustratif, les schistes avec le matériel sableux sont favorables aux nappes.

y' Jl existe de nappes alluviales de graviers sous berges et qui ont de très bon aquifères car la porosité des graviers est très grande.

y' L'altération des grés du continental terminal entraine une frange perméable. Les schistes avec du quartz donnent une perméabilité, les granités altérés sont perméables. Les caractéristiques géologiques des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé nous permettent d'étudier le système aquifère qui y prévaut.

B. L'hydrogéologie des bassins de Soungrougrou en amont de Diaroumé

L'étude hydrogéologique de Soungrougrou concerne deux formations qui sont le Continental-Terminal et le Maestrichtien.

1. Le continental terminal

C'est la couche sablo-argileuse qui couvre la quasi-totalité du bassin sédimentaire Sénégalo-mauritanien. Après la régression qui a suivi le miocène, il se dépose un sédiment détritique qui correspond à la formation appelée continental terminal. Ce sédiment est composé de grés

argileux bariolés interstratifiés de couches d'argile. Ces matériaux seraient originaires des régions plus élevées à l'Est du bassin (Fouta-Djalon) et serait déposés sous l'action d'un climat tropical à tendance subaride (Vieillefon, 1977).

La base du Continental Terminal est constituée d'argiles jaunes. La nappe qu'il renferme est à une profondeur variable dans le bassin : 1 à 5 m au niveau des bas-fonds, 15 m au niveau des versants, elle atteint 25 m sous le plateau. Son alimentation est fonction de la profondeur et de la pluviosité.

2. Le maestrichtien

C'est l'aquifère de grés et de sables du crétacé supérieur. Son faciès le plus fréquent est une marne ou un calcaire gréseux. Il contient d'importantes réserves d'eau constituant la nappe du maestrichtien. La nappe du Maastrichtien se trouve, presque partout dans le bassin de la Casamance. Elle est recouverte par les formations de l'Eocène. Afin de connaître les types de sols dans les bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé, nous avons extrait la carte pédologique du bassin (carte 2 ; page 10) sur la carte du Sénégal au 1/500000 à l'Institut Nationale de Pédologie du Sénégal (INPS). Sur cette carte, on constate la prédominance de cinq unités pédologiques :

-Les sols hydromorphes à gley salé : Ce type de sols se caractérise par la présence temporaire ou permanente de l'eau. Sa texture varie du limon argilo-sableux au limon argileux sur argile. Leur aptitude rizicole est conditionnée par l'importance de la quantité de l'eau précipitée.

-Les sols hydromorphes sur matériaux alluviales : Ces sols sont bruns, leurs textures sont fines passant du limon argileux à l'argile en profondeur.

-Les sols hydromorphes sur matériaux colluviales : Ce type de sol se retrouve en tête de vallée, surtout il s'allonge sur toute la bande du réseau hydrographique. Ces sols sont bruns, leurs textures sont fines passant du limon argileux à de l'argile en profondeur.

-Les sols ferralitiques ou sols ferrugineux tropicaux de couleurs variables. La texture est massive et tendre. Sa fertilité chimique est relativement faible et reste soumise aux risques d'érosion très importante.

-Les sols ferrugineux tropicaux sur matériaux gravillonnaires : Ils sont relativement humifères avec une certaine teneur en matière organique.

II. L'étude de la végétation

La couverture végétale du bassin s'explique en partie par les conditions climatiques notamment les précipitations. Frécaut, 1982, confirme cette affirmation en disant que les facteurs biogéographiques constituent avec les facteurs climatiques « les facteurs décisifs de l'écoulement fluviale ». Ainsi, la distribution de la végétation à une influence directe sur l'écoulement fluvial aussi bien que les facteurs orographiques et climatiques (Bodian, 2006). Le paysage végétal des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé est largement dégradé par les irrégularités interannuelles des précipitations et de l'action anthropique (cultures sur brulis, feux de brousses, surpâturages..). Cependant, les études phytogéographiques, complémentaires de celles pédologiques ont été entreprises selon la méthode écologique. En effet, celles-ci ont l'avantage de définir des formations, classées par leurs aspects généraux et leurs espèces dominants (Fauck, 1955). Les conditions générales qui expliquent l'existence des différentes formations sont :

-le climat dont les facteurs sont l'alternance d'une saison des pluies de 3 à 4 mois et d'une saison sèche le reste de l'année ;

-les conditions édaphiques (pseudo-climatiques) dues aux types de sols, et les rapports avec la nappe phréatique ;

-les facteurs biologiques (péniclimaciques) : défrichements, feux de brousses, cultures sur brulis qui stabilisent certaines formations et en font régresser d'autres.

Le couvert végétal dominé par la savane se caractérise par des espaces libres entre les arbres qui entretiennent une évaporation physique importante, son influence sur l'écoulement ne sera pas des moindres.

III. Le réseau hydrographique

Le bassin versant est un espace qui collecte les eaux et les achemine jusqu'au cours principal. Le bassin versant d'un fleuve est constitué par l'emboîtement de sous-bassin, correspondant chacun au bassin d'un affluent. L'ensemble des cours d'eau du bassin versant, depuis le plus petit ruisseau jusqu'à l'artère principale, forme le réseau hydrographique. Par définition le réseau hydrographique se définit comme l'ensemble des canaux de drainage naturels, permanents ou temporaire, par où s'écoulent les eaux provenant du ruissellement ou restituée par les nappes le long du lit du cours d'eau. Ce réseau hydrographique forme une certaine organisation hiérarchique : les plus petits drains se jettent dans des ruisseaux de tailles un peu plus grandes, qui, en constituent des rivières. La densité de drainage est définie pour un bassin versant donné de superficie A, comme la longueur moyenne du réseau par Km². Si on désigne par la longueur d'un affluent d'ordre quelconque ou du cours d'eau principal, la densité de drainage est obtenue par la formule :

L : longueur du réseau hydrographique exprimée en Km A : la superficie du bassin versant exprimée en Km²

En pratique, les valeurs de densité de drainage varient de 3 à 4 pour les régions où l'écoulement n'a atteint qu'un développement très limité et se trouve centralisé. Selon Schumm, la valeur inverse de la densité de drainage, C =1/Dd, s'appelle « constante de

stabilité du cours d'eau ». Ainsi les valeurs de densité de drainage sont de 0,05 km/km² au bassin de Diaroumé et celui de Saré Fodé à 0,08 km/km², ce qui est relativement très faible. Ainsi le réseau hydrographique apparait comme un réseau dégradé (carte 3, page 12).

Les données stables de l'écoulement que nous venons d'étudier jouent un rôle favorable ou défavorable pour le ruissellement superficiel.

Du point de vue géologique, le bassin est recouvert par la série détritique du continental terminal, donc un bassin assez homogène. Le modelé est très plat avec des altitudes ne dépassant pas 60 m sur le plateau. La faiblesse des pentes ralentit les vitesses d'écoulement et favorise les pertes par évaporation et évapotranspiration.

Au niveau pédologique, les sols sont dans l'ensemble composés de sable et d'argile et caractérisés par une assez faible porosité moyenne.

Chapitre 2 : Caractéristiques de formes et de relief du bassin versant

Cette étude permet de déterminer la surface, le périmètre, le coefficient de Gravélius, la dénivelée et l'indice de pente globale. Deux feuilles des cartes topographiques de la Direction des Travaux Géographique et Cartographique (DTGC) ont été utilisées : la feuille de Sédhiou et celle de Nioro du Rip au 1/200000.

Le relief est le résultat de l'évolution géomorphologique qui explique la mise en place de ces formes et du système de pente, lesquels interviennent dans la disposition du réseau hydrographique.

1. Délimitation des bassins versants

Le bassin versant apparaît comme la notion topographique de zone limitée par une ligne de partage des eaux et celle de surface d'interception des précipitations susceptibles d'être drainées jusqu'à l'exutoire par le réseau hydrographique. La délimitation du bassin versant à été faite à partir des cartes topographiques citées ci-dessus. Après avoir identifié le réseau hydrographique, et les courbes de niveau autour des lignes de crêtes, nous avons délimité les surfaces des bassins versants. Cette opération a permis de distinguer deux sous bassins versants : le sous bassin de Diaroumé et le sous bassin de Saré-Fodé (carte n° 3 ; page 12).

1.1 Surface et Périmètre des sous-bassins versants

L'aire est le contour délimité par la ligne de crête du bassin versant. Le périmètre est la longueur de la ligne de crête. Elles sont des connaissances de base en hydrologie continentale. Après la délimitation, la surface et le périmètre ont été obtenu à partir du logiciel Map Info. Ces deux paramètres permettent de déterminer la forme des sous bassins.

1.2 Forme des sous bassins et rectangle équivalent

La forme d'un bassin est une caractéristique intéressante en hydrologie parce qu'elle permet de savoir la réaction (lente et rapide) du bassin face à une précipitation donnée. Exemple deux bassins versants de même dimensions et de forme différentes peuvent réagir différemment à une même averse. Un bassin étroit et allongé réagit moins rapidement qu'un bassin circulaire.

La forme du bassin est caractérisée par l'indice de compacité (Kc) qui équivaut à 1 quand le bassin est circulaire et supérieure à 1 quand le bassin est de forme allongée. La formule ci-dessous permet de déterminer la forme du bassin.

Cependant, les valeurs de l'indice de compacité montrent que le bassin de Saré Fodé présente une forme allongée (Kc= 2,37), alors que le sous bassin de Diaroumé est semi-circulaire (Kc =1,91).

Le périmètre P des sous-bassins n'est généralement pas utilisé directement mais le plus souvent à travers des valeurs dérivantes comme la «longueur L du rectangle équivalente ». On définit la longueur du rectangle équivalent comme un rectangle qui a la même surface, le même indice de compacité et la même distribution hypsométrique que le bassin versant (FAO, 1996). La longueur du rectangle équivalent est donnée par la formule suivante :

Ce rectangle équivalent permet de comparer des bassins entre eux du point de vue de

l'influence de leurs caractéristiques sur l'écoulement. On suppose que l'écoulement sur un

bassin donné est à peu prés le même, à conditions climatologiques égales, sur un rectangle

2. Caractéristiques morphométriques des bassins versants

Les formes et le fonctionnement hydrologique des bassins versants découlent des caractéristiques physiques de l'hydrosystème. Ainsi, les caractéristiques structurales font appel à deux éléments majeurs que sont le relief et les indices de pentes.

2.1 Le relief des bassins versants

Le relief est un facteur essentiel, et détermine en grande partie l'aptitude des terrains aux ruissellements, à l'infiltration et à l'évaporation. Il apparaît comme un élément capital dans le comportement hydrologique d'un bassin versant. Le model de relief de la zone d'étude a été réalisé par le logiciel Arc View (extension 3D Analyst), par la technique d'interpolation des données numériques (courbes de niveau, points côtés), numérisé sur les cartes topographiques au 1/200000. A partir de ces données altimétriques, réparties de manière non homogène qu'il est possible de représenter le relief en tant que surface continue à l'aide d'interpolation. Par définition, l'interpolation est l'estimation de la variation continue d'un phénomène à partir d'un échantillon discret. Elle a pour rôle de rétablir la continuité naturelle entre les éléments du terrain de manière artificielle. La méthode d'interpolation utilisée est le krigeage. Le krigeage est basé sur les techniques de la géostatistique. Il s'agit d'une méthode probabiliste et non déterministe. Le Modèle Numérique de Terrain (MNT) renseigne sur la fonction de transfert à travers la caractérisation du cheminement de l'eau sur le bassin versant. Il permet de tracé le réseau hydrographique à partir des informations topographiques. Il s'agit d'une étape déterminante pour la combinaison de l'information géographique avec la modélisation hydrologique.

Le Modèle Numérique de Terrain des bassins versants réalisé par la méthodologie décrite précédemment est représenté ci-dessous. La carte n°4, page 16, montre l'environnement des bassins versants par rapport aux réseaux hydrographiques. Les traits rouges claires représentent les limites du bassin versant. Les parties élevées sont représentées en orange, les zones dépressionnaires en jaunes, violet et bleu foncé. Ainsi le MTN permet de nous renseigner sur la fonction de transfert à travers la caractérisation du cheminement de l'eau sur les bassins versants.

Le relief se détermine aussi au moyen d'indices ou de caractéristiques suivantes :

? la courbe hypsométrique qui représente la répartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude ;

? l'indice de pente (Ip) qui tient compte des ruptures de pentes dans le profil et indique la contribution de chaque portion de surface.

Mais compte tenu de l'insuffisance des informations que nous avons sur nos cartes topographiques (présence de 2 à 3 courbes de niveau, pour calculer l'indice de pente (Ip), nous n'avons déterminé que l'indice de pente global (Ig) des bassins.

2.2 La pente topographique

C'est la pente qui influence l'écoulement superficiel des eaux : le ruissellement de surface et l'écoulement hypodermique. Elle accélère le ruissellement sur les versants, et détermine en partie le temps de réponse du cours d'eau aux impulsions pluviométriques. La carte 5, page 17 matérialise la pente topographique des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé. La carte 5 montre quatre séries de couleurs ou classes de pentes. Les pentes faibles, de couleurs vertes représentent 0 à 0,5%. La couleur gris est de 0,6 à 0,9%. Ces deux séries de couleurs sont rencontrées sur les plateaux. La couleur marron est de 1 à 1,4 % et l'intervalle 1,5 à 8,2 % est matérialiser par la couleur rouge. Les deux séries de couleurs représentent les pentes fortes des bassins et sont rencontrées sur les versants, autour du réseau hydrographique.

2.3 L'indice de pente global (Ig)

Les pentes sont une composante du relief qui permet un écoulement rapide mais aussi peuvent influencer sur l'écoulement par l'exposition des versants face aux vents pluvieux (Sadio, 1992)

Le calcul de l'indice de pente global (Ig) nécessite d'abord l'établissement de la courbe hypsométrique des bassins considérés (5% et 95% de la courbe hypsométrique).

La pente moyenne d'un cours d'eau détermine la célérité avec laquelle l'eau s'écoule de l'amont vers l'exutoire du bassin, donc le temps de concentration (Bodian, 2006). Elle influence l'écoulement des eaux au niveau du bassin versant. En effet, plus la pente est faible, plus la durée de concentration des eaux de ruissellement dans les affluents et le cours d'eau principal est importante, par conséquent le bassin réagira d'une façon lente aux averses. Les pentes moyennes à faibles sont à l'origine de stabilité assez permanente de l'eau de surface. L'indice de pente global (Ig) est définit par le rapport :

?H= représente la dénivelée qui est définie directement sur la courbe hypsométrique. Elle est exprimée en mètre.

Les résultats du tableau n°1, page 19 montrent que les valeurs de Ig (varient entre 0,31 et 0,33 m/km)

A partir du calcul de la pente, on constate que pour les deux bassins, les indices de pentes globales sont faibles. Une faiblesse qui ne facilite pas un ruissellement important et se traduit sur le comportement de l'écoulement. La faiblesse des pentes ne favorisent pas l'écoulement rapide des eaux dans les bassins de Soungrougrou en amont de Diaroumé.

Ainsi, les valeurs des différentes variables morphométriques pour chaque bassin versant étudié sont consignées dans le tableau ci-dessous.

DEUXIEME PARTIE :

PREDETERMINATION DE LA CRUE DECENNALE DES BASSINS

VERSANTS

C'est le cadre climatique zonale qui s'impose dans toute étude d'hydrologie et de dynamique fluviale (Frécaut et al, 2002). Les données climatiques jouent un rôle fondamental par rapport aux facteurs géophysiques de l'écoulement. Les facteurs morphologiques, lithologiques, pédologiques, voire biogéographique, sont propres à chaque bassin fluvial, alors que les facteurs climatiques règnent sur un grand nombre de bassin de la même zone climatique.

Chapitre 3 : Facteurs thermiques et pluviométries des bassins versants

Les facteurs climatiques : la température (T°c); les précipitations (Pmm) ont une influence décisive sur l'écoulement de surface, et qui par leur abondance et leurs variations saisonnières régissent l'écoulement. Ainsi, le climat du Sénégal est de type tropical, marqué par des flux d'air du nord (alizé de l'anticyclone des Açores et de la haute pression maghrébine) et les masses d'air boréales humides en provenance de l'anticyclone de Sainte-Hélène, qui constituent le flux de mousson. La zone de convergence de ces courants d'air tropicaux, au sol, le front intertropical (FIT) dont la position et les déplacements conditionnent l'alternance régulière de deux saisons au Sénégal : une saison pluvieuse et une saison non pluvieuse. La mousson apporte la pluie qui est le paramètre à considérer quand il s'agit d'étudier les écoulements de surface, puisqu'elle est un paramètre d'entré du bilan de l'eau. Les autres paramètres que sont : la température, l'humidité relative, l'insolation, l'évaporation, et le vent sont des facteurs de déficit d'écoulement.

1 Etude des facteurs thermiques

Il s'agit des températures, l'humidité relative, l'évaporation, l'évapotranspiration, l'insolation et le vent. Ces paramètres sont étudiés à partir de la station de Ziguinchor et celle de Kolda.

Les mois	Jan	Fév.	Mars	Avr	Mai	Juin	Juil.	Août	Sept	Oct	Nov.	Déc.
T°cmax	33,2	35,6	37,9	37,4	36	34,1	31,9	31,0	31,8	33,1	33,6	32,5
T°cmin	16,4	17,4	18,5	19,5	21,5	23,4	23,3	23,2	23,0	23,0	20,8	17,4
T°c moy	24,8	26,5	27,9	28,4	28,8	28,8	27,6	27,1	27,4	28,1	27,2	24,9
Hmax(%)	80,5	81,9	85,5	90,5	93	95,5	98,2	99,2	99,7	99,6	89,4	87,6
Hrmin(% )	25,4	23,8	23,9	29,8	37,8	56,4	67,8	69,8	68,4	62,5	44,7	33,6
Hrmoy(% )	52,9	52,8	54,7	60,1	65,4	75,9	83	84,5	84	81	67	60,6
Eva(mm)	119,2	114,4	117,4	84,9	89,8	61,2	35,4	25,8	25,6	35,1	60,8	92,1
ETP(mm)	91,7	92,5	121,5	125,7	129,8	74,9	70,4	67,4	63,2	69,5	87,8	89,5
Insol(h)	256,7	217,7	256,7	256,2	258,5	197,7	164,5	140,0	165,2	216,2	229,5	227,8
VV(m/s)	1,5	1,5	1,7	1,9	2,0	1,9	1,7	1,6	1,5	1,2	1,0	1,3
DD	NE/NNE	N	W	W	W	W	W	W	W	W	N	N/NE

Mois	janv.	Fev.	Mars	Avr.	Mai	Juin	Juil.	Août	Sept.	Oct.	Nov.	Dec
T °cmax	34,7	37,4	39,5	41,4	40	36,1	32,7	32,2	32,2	33,4	34,6	33,8
T °cmin	13,9	16,3	19,4	21,8	23,8	24,3	23,4	23,2	22,9	22,5	18,4	14,1
T°c moy	24,3	26,8	29,5	31,6	31,9	30,2	28	27,7	27,5	27,9	26,5	23,9
Ins. (h)	238,9	234,9	244,8	260,4	248,3	226,8	181,6	160,0	184,3	214,9	238,3	230,9
Hr max (%)	82,6	78,0	77,6	82,5	83,7	90,7	94,8	95,6	96,8	96,7	97,3	93,5
Hr min (%)	22,3	22,5	23,0	27,0	33,8	49,5	64,5	68,4	69,2	62,3	35,3	26,1
Hr moy (%)	52,5	50,2	50,3	54,8	58,8	70,1	79,6	82,0	83,0	79,5	66,3	59,8
Evapo (mm)	148,5	180,2	211,0	205,0	191,2	115,2	90,7	41,2	34,9	41,5	77,0	130,4
ETP (mm)	89,1	103,8	121,3	123,3	124,4	66,7	62,9	55,4	48,1	52,5	73,4	87,7
VV (m/s)	1,2	1,3	1,9	2,3	1,8	1,6	1,5	1,5	1,1	1,1	1,0	1
DD	N/NE	W	W	W	W	W	W	W	W	NW	N	N/NE

Figure 2 : Evolution mensuelle des facteurs thermiques à la station de Ziguinchor et de Kolda

1.1 Le vent

Le vent est un phénomène physique qui se manifeste par le mouvement d'une masse d'aire. Il se caractérise par la trajectoire de flux (direction dominante) et la vitesse. Le régime des vents fait alterner des vents de secteur Est à Nord-Est en saison sèche (harmattan) et des vents de secteur Sud à Sud-Ouest en saison des pluies (la mousson) (Bodian, 2006). La vitesse moyenne du vent de surface est variable d'un mois à un autre et d'Ouest en Est (Dacosta, 1989). Cette variation de la vitesse est bien visible dans le tableau n°2, page 21. D'une

manière générale, la vitesse moyenne est faible (au mois de Novembre 1,0 m/s à 2,0 m/s au moi de Mai) ; et sa variation est étroitement liée aux saisons. Pendant la saison des pluies, les deux stations enregistrent une diminution de la vitesse du vent, allant du mois de Mai de 2,0 m/s au mois de Novembre 1,0m/s à la station de Ziguinchor et du mois d'Avril (2,3m/s) au mois de Novembre (1,0m/s) à celle de Kolda. La vitesse maximale est enregistrée au mois de Mai pour la station de Ziguinchor à 2,0m/s et en Avril (2,3 m/s) à la station de Kolda. Cette période est dominée par la présence des lignes de grains qui sont des manifestations orageuses, accompagnées de rafales de vents. Tous les deux stations enregistrent leurs minimales au mois de Novembre (1,0 m/s). L'apparition du minimum s'explique par l'étroitesse du tapis végétal qui ralentisse la vitesse du vent.

1.2.L'insolation

L'insolation se définit comme l'exposition à l'action des rayons solaires (Bodian, 2006). Du point de vue météorologique, c'est la durée exprimée en heure, au cours de laquelle le soleil a été visible. Les fortes valeurs d'insolation sont enregistrées en saison non pluvieuse avec des valeurs de températures élevées, une domination du flux d'harmattan et une humidité relativement faible (tableau n°2 et 3, page 21). Le maximum est enregistré au mois de Mai pour Ziguinchor et Avril pour Kolda avec respectivement les valeurs 258,5 heures et 259,8 heures d'ensoleillement. Le minimum survient en Août pour les deux stations avec 140 heures pour Ziguinchor et 153,5heures pour Kolda. Ces valeurs minimales correspondent à la saison estivale car la couverture nuageuse réduit l'insolation.

1.3.la température

Elle est prise sous-abri au dessus du sol (1,5 à 2m). La moyenne arithmétique du maximum et minimum mensuelle donne la température moyenne mensuelle. Ces températures permettent de voir le caractère thermique de chaque station. Les données de températures sont analysées à partir des courbes d'évolutions moyennes des températures. Pour la station de Ziguinchor, le maximum apparait au mois de Mai (28,8°C) (tableau 2, page 21). La station de Kolda voit son maximum aussi au mois de mai (31,9°C) (tableau 3, page 22). Cette tendance s'explique par la présence du flux d'harmattan chaud et sec ; c'est durant cette période que l'on enregistre des températures mensuelles extrêmes. Les températures minimales moyennes sont enregistrées au mois de Janvier (24,8°C) à Ziguinchor et (24°C) en Décembre à Kolda. Durant cette période, le temps devient doux avec la migration des masses d'air froid du Nord- Ouest.

Cependant les températures interviennent dans le cycle de l'eau à travers le phénomène d'évaporation.

1.4. L'humidité relative

L'humidité relative est le rapport entre le poids de la vapeur d'eau que contient l'air et celui qu'il contiendrait s'il était saturé à la même température. Les tableaux n°2 et 3 page 21 présentent les valeurs caractéristiques moyennes mensuelles de l'humidité relative à la station de Ziguinchor et celle de Kolda. Les valeurs maximales moyennes sont enregistrées en Août dans les deux stations, Ziguinchor (84,5%) et Kolda (85,9%). Les moyennes mensuelles minimales se situent au mois de Février et sont de l'ordre de 52,8% à Ziguinchor et 47,7% à Kolda. Durant la saison pluvieuse, l'humidité relative dépasse les 50%. Le tableau 2 ; 3 et la figure 2 montrent bien cette situation en faisant apparaitre six mois où les valeurs de l'humidité relative sont supérieures à 50%.

1.5 Evaporation et évapotranspiration potentielle (Penman)

Les hydrologues désignent l'évaporation comme l'ensemble des phénomènes qui transforment l'eau en vapeur, par un processus spécifiquement physique. De grandes quantités d'eau sont évaporées par le processus de transpiration des plantes, qui par leurs racines vont puiser l'eau dans la profondeur du sol, cette évaporation (biologie) est appelée transpiration. Evaporation et transpiration sont regroupées sous le nom d'évapotranspiration. Etant la principale cause du déficit d'écoulement, l'évaporation désigne l'ensemble des phénomènes qui transforme l'eau en vapeur, par un processus spécifiquement physique. L'évaluation de la quantité d'évaporation dépend de plusieurs éléments atmosphériques (la température, l'humidité relative, la durée de l'insolation, la circulation atmosphérique et l'évapotranspiration potentielle). Les valeurs caractéristiques moyennes mensuelles de l'évaporation et de l'évapotranspiration sont consignées dans les tableaux 2 et 3. Pour la station de Ziguinchor, la valeur maximale de l'évaporation apparait en saison sèche, c'est-à-dire au mois de Janvier avec 119,2 mm (figure 2). Tandis qu'à la station de Kolda, il apparait au mois de Mars (211mm). L'évaporation moyenne mensuelle à la station de Ziguinchor est de 71,8 mm alors qu'à la station de Kolda, elle est de 122,2 mm, soit une différence 50,4 mm. Les pertes de l'évaporation dépendent des caractéristiques de la retenue : profondeur-surface ; l'évaporation sur nappe d'eau libre.

2 Etude des précipitations des bassins versants

Les précipitations sont des paramètres très importants dans le comportement hydrologique d'un cours d'eau. Elles se caractérisent par :

? la répartition mensuelle et saisonnière des précipitations qui influence directement les régimes hydrologiques

? les totaux journaliers, et surtout l'intensité des averses qui engendre des crues Après une vérification de l'état des données, nous allons analyser les pluies annuelles, mensuelles et journalières.

2.1 L'état des données

Il est indispensable avant d'utiliser des séries de données, de se préoccuper de leur qualité et de leur représentativité (Mussy, 2003). La zone d'étude est couverte par deux stations pluviométriques à savoir : la station de Ziguinchor et celle de Kolda. Notre série de donnée va de 1950 à 2009 pour les deux stations. Les données pluviométriques utilisées sont des données déjà traitée dans notre mémoire de maîtrise (Faty, 2010). L'étude de la pluviométrie porte sur les précipitations annuelles, mensuelles, et journalières.

2.2 La pluviométrie annuelle

L'échantillon dont nous disposons contient 60 années de valeurs de pluies annuelles. La quantité de pluies annuelles qui tombent dans la zone varie entre 1321 mm à Ziguinchor à 1087,8 mm à Kolda, pendant la période 1950-2009. Cette pluviosité est irrégulière d'une année à l'autre et au cours même de l'année. L'étude des pluies annuelles montre une forte diminution de la pluviométrie dans le bassin, la moyenne mobile pondérée et l'écart moyen relatif montrent bien les années excédentaires aux années déficitaires et d'une station à l'autre.

L'analyse de variabilité interannuelle et de l'écart moyen relatif permettra de mieux montrer cette baisse de la pluviométrie.

2.3 La variabilité interannuelle des précipitations

La pluviométrie interannuelle est très variable d'une année à une autre et d'une période à une autre. Une année pluvieuse et une année sèche peuvent se succéder brusquement sans transition : par exemple entre 1967 et 1968, la station de Ziguinchor a reçu respectivement

2008 mm et 884 mm (figure n°5). D'une période à une autre, la courbe de moyennes mobiles pondérées fait ressortir deux périodes contrastées : 1950-1967 et 1968-2009 pour les deux stations (Ziguinchor et Kolda). La première période (1950-1967) est caractérisée par une pluviosité un peu plus élevée par rapport à la moyenne (1950-2009) avec une moyenne de 1504,5 mm à Ziguinchor et 1381,5 mm à Kolda. La période de 1968-2009, les précipitations ont baissé au niveau de ces stations. Par exemple en 1968, la quantité de pluie enregistrée à la station de Ziguinchor et de Kolda est de 884 mm et 760 mm (tableau annexe 1). La moyenne pluviométrique de la période (1968-2009) est de 1190,1 mm à la station de Ziguinchor et 870,5 mm à Kolda. Entre les deux périodes, c'est-à-dire 1950-1967 et 1968-2009, on constate que la quantité de pluies de la période 1950-1967 est plus abondante que celle de 1968-2009, soit une différence de 314,4 mm à Ziguinchor et 511 mm à Kolda.

01/01/1950 01/03/1953 01/05/1956 01/07/1959 01/09/1962 01/11/1965 01/01/1969 01/03/1972 01/05/1975 01/07/1978 01/09/1981 01/11/1984 01/01/1988 01/03/1991 01/05/1994 01/07/1997 01/09/2000 01/11/2003 01/01/2007

01/01/1950 01/05/1953 01/09/1956 01/01/1960 01/05/1963 01/09/1966 01/01/1970 01/05/1973 01/09/1976 01/01/1980 01/05/1983 01/09/1986 01/01/1990 01/05/1993 01/09/1996 01/01/2000 01/05/2003 01/09/2006

Figure 3 : Variabilité interannuelle de la pluviométrie à Ziguinchor et à Kolda

Pour caractériser la pluviosité de chaque année, il faut tout d'abord tenir compte de l'écart de la moyenne correspondant à l'excédent ou du déficit des précipitations de l'année considérer, rapportée à la moyenne des 60 ans d'observations (figure 5). L'écart moyen relatif est calculé selon la formule suivante :

1950 1953 1956 1959 1962 1965 1968 1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007

Figure 4 : Ecart moyen relatif de la pluviométrie annuelle à Ziguinchor et à kolda

La figure ci-dessus montre les années humides et celles déficitaires. Pour les deux stations (Ziguinchor et Kolda), l'année la plus humide corresponde à l'année 1967 à la station de Ziguinchor et 1958 à celle de Kolda, avec les écarts à la moyenne respectivement de 79% et 67%. L'année 1980 apparait comme la plus sèche au niveau des stations. Les deux stations servant de référence pour l'étude de la pluviométrie à partir des années 1968. Cette période marque le début de la sécheresse dans les bassins et en général dans tous les pays du Sahel.

En outre, l'analyse de la variabilité annuelle des précipitations mérite d'être complétée par une étude fréquentielle. C'est-à-dire l'estimation des valeurs limites atteintes ou dépassées pour une récurrence donnée.

2.4 Etude fréquentielle de la pluviométrie annuelle

L'étude fréquentielle des pluies annuelles a été faite à partir du logiciel HYDRACCESS. Cette étude permet de déterminer les pluies fréquentielles des périodes de récurrences sèches et humides. La meilleure loi qui s'ajuste mieux à nos données est celle de GALTON. Cette loi nous a permis d'établir le tableau 4.

Tableau 4: Récurrences des pluies annuelles à la station de Ziguinchor et celle de Kolda

Stations	Lois	Récurrences sèches				Méd.	Moy	K3	Récurrences humides
		0,01	0,02	0,05	0,1	0,5			0,9	0,95	0,98	0,99
		100ans	50ans	20ans	10ans	2ans			10ans	20ans	50ans	100ans
Ziguinchor	Galton	732,1	782,0	863,3	942,7	1285,4	1321	1,8	1752,7	1913,7	2112,7	2256,7
Kolda	Galton	624,2	664,3	729,5	792,6	1062,5	1087,8	1,7	1424,1	1547,4	1699,0	1808,2

K3 est le coefficient d'irrégularité qui est le rapport de la récurrence décennale humide sur la récurrence décennale sèche. Ce coefficient est de 1,8 pour Ziguinchor et 1,7 pour Kolda, sensiblement égale à 2. Cela signifie qu'en décennale humide, les deux stations recevraient le double de la précipitation attendue en année décennale sèche.

2.5 La pluviométrie mensuelle

L'étude des précipitations mensuelles permet d'affiner l'analyse des pluies annuelles en mettant en évidence la répartition saisonnière et inter-mensuelle (Laaroubi, 1997). Cette étude donne la répartition mensuelle des pluies et leur contribution respective au totale annuelle, mais aussi l'intervalle de variation qui est la différence entre le maximum et le minimum de chaque mois. La variation mensuelle observée sur le tableau permettra de faire leur étude fréquentielle.

2.5.1 Distribution statistique de la pluviométrie mensuelle

Le tableau 5 présente les paramètres statistiques des pluies mensuelles de la station de Ziguinchor et de celle de Kolda. L'observation du tableau montre une assez forte variabilité mensuelle des précipitations.

Tableau 5: Etude statistique de la pluviométrie mensuelle à la station de Ziguinchor et de Kolda

Statio ns		Janv.	Fév.	Mars	Avril	Mai	Juin	Juil.	Août	Sept	Oct	Nov.	Déc.
Zigui nchor	Moy.	0,0	0,3	0,3	0,0	0,0	4,8	108,4	335,4	434,2	333,2	115,2	7,5
	Min.	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	23,7	108,0	124,7	148,4	7,1	0,0
	Max.	0,0	7,2	4,6	1,1	0,1	36,3	307,3	927,3	903,7	664,3	285,4	66,4
	ET.	0,0	1,46	1,00	0,20	0,02	9,00	68,83	156,8	171,0	110,0	74,38	15,44
									2	0	4
	CV.	0,0	5,76	3,68	7,40	4,91	1,89	0,64	0,47	0,39	0,33	0,65	2,07
Kolda	Moy.	0,0	0,1	0,5	0,1	0,5	15,3	133,0	261,1	347,7	270,7	101,3	7,5
	Min.	0,0	0	0	0	0	0	21,4	98,8	109,6	78,9	4,1	0
	Max.	0,0	2,2	14,8	2,6	24,6	66,7	331,8	502,9	990,7	553,6	372,7	70,5
	ET.	0,0	0,44	2,78	0,51	4,35	19,40	70,70	98,85	169,4	107,5	80,29	16,69
										2	8
	CV.	0,0	5,06	5,73	6,92	9,51	1,27	0,53	0,38	0,49	0,40	0,79	2,23

Les fortes valeurs du coefficient de variations mensuelles expliquent la variabilité inter-mensuelle des précipitations. Elles concernent les mois non pluvieux, c'est-à-dire les mois de décembre, janvier, février, mars, avril, où les valeurs sont comprises entre 2,07 et 7,40 à la station de Ziguinchor et entre 2,23 et 9,51 à Kolda. La distribution mensuelle des pluies montre que la pluviométrie se concentre essentiellement dans la saison estivale avec une moyenne pluviométrique de 108,4 mm en juillet, 335,4 mm en Août, 434,2 mm en Septembre et 333,2 mm en Octobre pour Ziguinchor et 133,0 mm en Juillet,261,1 mm en Août, 347,7 mm en Septembre et 270,7 mm en Octobre pour Kolda (tableau 5). Ces quatre mois constituent les périodes les plus pluvieuses. La détermination de la moyenne pluviométrique mensuelle a permis de faire l'étude fréquentielle des pluies mensuelles.

2.5.2 Etude fréquentielle des pluies mensuelles

L'étude fréquentielle des pluies mensuelles a été faite de la même manière que les pluies annuelles et nous a permis de déterminer les récurrences des pluies de ces périodes. Pour la station de Ziguinchor, la loi de Pearson 5 s'ajuste à la pluie des mois de juillet, septembre, et la loi de Goodrich pour le mois d'août. Alors qu'à la station de Kolda, la loi de Goodrich qui s'ajuste aux pluies des mois de juillet, septembre, et la loi de Galon pour le mois d'août.

Stations	Récurrences sèches					Méd.	Récurrences humides
	0,01	0,02	0,05	0,1	0,2	0,5	0,8	0,9	0,95	0,98	0,99
	100ans	50ans	20ans	10ans	5ans	2ans	5ans	10ans	20ans	50ans	100ans
Ziguinchor
Juil.	135,9	147,4	167,4	188,3	218,7	298,0	420,6	511,6	607,0	743,7	857,2
Août	131,6	153,2	190,3	228,2	280,9	403,9	558,5	652,8	738,0	841,9	916,1
Sept	159,6	169,6	188,8	210,0	240,7	311,2	391,8	436,3	473,8	516,4	545,1
Kolda
Juil	134,9	149,4	166,2	187,1	217,4	296,6	419,2	510,4	606,0	743,3	857,2
Août	130,0	151,5	188,3	226,1	278,5	401,0	555,3	649,4	734,4	838,1	912,0
Sept	116,9	140,7	176,3	208,0	246,4	319,8	393,2	431,5	463,2	498,9	522,7

2.6 La pluviométrie journalière

La pluie journalière peut être le cumul de plusieurs averses survenant dans une journée météorologique définie comme commençant à 08 heures et se terminant à 08 heures le lendemain. Elle dépend du point de vue météorologique, à une situation selon qu'il s'agit de lignes de grains ou de pluies continues résultant de la structure active de l'Equateur Météorologique. L'étude de la pluviométrie journalière ne concerne que les récurrences humides. Nous les avons calculées pour avoir la pluie journalière décennale qui servira dans la prédétermination de la crue décennale. Le tableau 7 montre les récurrences et la hauteur des pluies.

La loi de Pearson 3 et celle de Galton ont été ajustée aux pluies journalières respectivement de la station de Ziguinchor et de Kolda. Le tableau donne les résultats de l'analyse des pluies journalières. Un volume de pluies journalières de 210,8 mm et 153,1 mm serait attendue tous les 10 ans, respectivement de Ziguinchor et de Kolda.

Chapitre 4 : Prédétermination de la crue décennale des bassins

La plupart des projets d'aménagement hydraulique nécessite la définition d'une crue dite « crue de projet ». En zone sahélienne et tropicale sèche, compte tenu des mesures et observations réalisées et la taille relativement modeste des bassins versants, les hydrologues de l'ORSTOM ont, depuis de nombreuses années, proposé de prendre pour référence les caractéristiques de la crue décennale (FAO, 1996).

Une crue décennale se définie comme étant la crue provoquée par une pluie décennale (une hauteur de précipitation égale ou dépassée une fois par décennie) (FAO, 1996). La prédétermination de la crue décennale des bassins a été faite à partir du logiciel HYDRACCESS, conçu par l'ORSTOM. Les méthodes ORSTOM et CIEH ont été utilisés pour le calcul de la crue décennale. Cependant, nous avons utilisés les deux méthodes pour déterminer la crue décennale. La méthode ORSTOM présente une bonne description des caractéristiques physiques et de l'environnement climatique du bassin versant, alors que la méthode CIEH est purement déterministe, basée sur la statistique. Le choix des méthodes est déterminé par la réponse d'une « check-list ». La « check-list » a pour objectif de :

? affiner les résultats par ajustement des paramètres S, Kr, Tb, Tm et Qr pour prendre en compte certaine particularité spécifique des bassins.

La « check-list » est proposée initialement pour la méthode ORSTOM mais aussi peut être utilisée avec profit pour la méthode CIEH.

1. La méthode ORSTOM

La méthode ORSTOM requiert une bonne connaissance des paramètres climatiques et de l'environnement physique du bassin.

Les informations de connaissances sont entre autres la superficie du bassin, l'indice de compacité de Gravélius, l'indice global de pente, l'infiltrabilité en adoptant la classification qualitative de Rodier, l'aspect du réseau hydrographique, la dégradation hydrographique, la végétation et la superficie cultivée, la présence d'ouvrage et d'aménagement.

1.1 La précipitation décennale ponctuelle sur le bassin

C'est la lame de l'averse pour une période de retours donnés dix années en 24 heures. Elle est donnée par le logiciel Hydraccess à partir d'une étude statistique des pluies journalières. La valeur de pluie décennale _P10 est représentée sur le tableau ci-dessous P10 = 238,2 mm à Ziguinchor et 153, 4 à Kolda.

Pour passer à la précipitation moyenne Pmoy10 sur le bassin, on multiplie P10 par le coefficient d'abattement K déterminé par l'équation simplifiée de Vuillaume (1974) pour la pluie décennale :

Ce coefficient d'abattement permet d'évaluer la pluie moyenne. En effet, la pluie est connue de manière ponctuelle dans le bassin. La connaissance du coefficient d'abattement permet de pondérer cette pluie ponctuelle en tenant compte de la superficie du bassin versant étudiée. Plus la surface du bassin est grande, plus le coefficient d'abattement est faible et traduit la variabilité de la pluie sur une telle surface (tableau n°9 page 34).

1.2 Précipitation moyenne Pm10

Pour passer à la précipitation moyenne, on multiplie la pluie décennale _P10 par le coefficient d'abattement.

1.3 Caractéristique physique des bassins

Parmi les caractères physiques des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé, il y a l'indice global de pente, et la perméabilité.

1.3.1 L'indice global de pente

L'indice globale de pente des bassins versants bv 1 et bv 2 respectivement Diaroumé et Saré Fodé a été déjà calculé dans la première partie du mémoire. Nous rappelons leurs valeurs respectives : 0,31 m/km et 0,33 m/km.

1.3.2 La perméabilité

C'est l'élément le plus difficile à estimer, car les bassins sont rarement parfaitement homogène au point de vue sol. C'est ainsi que nous avons fait recourt à la classification qualitative de la méthode de RODIER. Cette méthode consiste à classer les bassins en trois grandes classes à savoir : bassin imperméable, bassin relativement imperméable et bassin perméable du fait de leur hétérogénéité du point de vue occupation du sol. A partir des éléments pédologiques des bassins (sols sableux sans pellicules imperméables, des cuirasses ferrugineuse) que nous avons classé les bassins en zone perméable.

1.3.3 Le couvert végétal

La couverture végétale est un facteur influençant l'écoulement car elle freine le ruissellement. La mise en culture et la succession des saisons influencent beaucoup l'écoulement. Ce qui fait que la saison des pluies se caractérise par des formations herbeuses et beaucoup d'espaces cultivés (l'arachide, le mil, le maïs,....) tandis qu'en saison non pluvieuse une dégradation du couvert végétal est connue dans les bassins.

1.4 Coefficient de ruissellement

Le coefficient de ruissellement décennal est le rapport entre la lame d'eau écoulée sur la pluie journalière décennale. Elle est obtenue par la formule :

Kr 10= Coefficient de ruissellement décennale (%) Le. ruis.=Lame d'eau ruisselée (mm)

1.5 Temps de base

Le temps de base est l'intervalle précis compris entre le début et la fin de ruissellement superficielle. Il est déterminé en fonction de la superficie et de l'indice de pente.

1.6 Coefficient de pointe a

La valeur de coefficient de pointe pour les petits bassins est constante, est égal à 2,6.

1.7 Débit maximal

C'est le débit maximal instantané écoulé par la rivière lors d'une crue provoquée par une averse de fréquence décennale et qui a une même occurrence. Il est calculé par la formule :

Qmax : débit maximal total (m³/s) a : coefficient de pointe k : Coefficient d'abattement

Kr : Coefficient de ruissellement S : Superficie du bassin (km²) Tb : temps de base (mn)

2. Résultats d'étude de la crue décennale

L'étude de la crue décennale est basée sur la détermination de la pluie décennale et la superficie des bassins. Cette détermination n'induit pas les erreurs sur le débit. Elle est fonction aussi des paramètres physiques, de l'indice de pente et de la perméabilité qui sont trop délicats à estimer. Nous regroupons dans le tableau 8 les paramètres et les valeurs de la

crue décennale. Dans cette méthode, le débit de pointe correspond au ruissellement superficiel de crue décennale est déterminée par la relation suivante :

Paramètres et valeurs	Diaroumé	Saré Fodé
Coefficient d'abattement	0,2	0,1
Pluie décennale journalière (mm)	30,68	15,34
Coefficient de ruissellement (%)	38,1	39
Lame d'eau ruisselée (mm)	11,7	6
Volume d'eau ruisselé (m3)	358956	92040
Temps de base (secondes)	10984	6500
Débit moyen de la crue (m3/s)	347,7	177,9
Débit moyen du ruissellement (m3/S)	32,6	14,2
Débit maximum de ruiss. (m3/S)	84,7	36,9
Temps de montée (mn)	44	35
Débit de crue décennale (m3/S)	180,8	46,2
Volume totale de crue (m3)	363607,7	93239,2
Débit spécifique (l/S/Km²)	0,05	0,02

Pour mieux appréhender la variation de l'écoulement dans les bassins que nous avons fait recours aux modules spécifiques. Le débit spécifique permet de comparer les bassins entre eux et en ramenant le débit à l'unité de surface. L'abondance spécifique des bassins

s'explique par des facteurs climatiques (la précipitation), le caractéristiques physiographiques (la pente, la forme), la lithologie et la végétation.

La lecture du tableau ci-dessus, nous permet de remarquer que le bassin le plus productif à l'unité de surface, est celui de Diaroumé avec un débit spécifique de 0,05 l/s/km².

A partir des résultats obtenus (tableau 8), que nous pouvons déduire que l'abondance des précipitations augmente d'Ouest en Est, le module spécifique s'accroît d'amont vers l'aval. Ainsi, le régime des rivières suit celui des précipitations car ce dernier est le principal moteur d'alimentation des bassins. Ce paramètre explique le caractère pérenne ou intermittent de l'écoulement dans le bassin.

3. Méthode CIEH

En 1983, Puech et Chabi-Gonni ont proposé une méthode statistique, connue depuis sous le nom de méthode CIEH et basée sur 162 bassins versants dont l'origine vient essentiellement du recueil de Dubreuil (1972).

La formulation retenue pour retrouver l'expression du débit de pointe _Q10 se présente sous la forme :

Les deux tableaux (8 et 9) représentent les valeurs caractéristiques de la crue décennale du sous-bassin de Diaroumé et de Saré Fodé. La méthode de l ORSTOM et de CIEH a permis d'obtenir ces résultats. Pour le sous-bassin de Diaroumé, la crue décennale est de 180,8 m³/s

et de 76,9 m³/s, respectivement avec la méthode de l'ORSTOM et de CIEH. Alors que le sous bassin de Saré-Fodé, les résultats sont consécutivement 46, 2 m³/s et 47, 3 m³/s, suivant la méthode de l'ORSTOM et de CIEH. Ainsi, on constate une forte différence des valeurs de la crue décennale entre les deux sous bassins. Ces variations s'expliquent par le phénomène de la salinisation car l'intrusion marine remonte jusqu'en amont de Diaroumé.

CONCLUSION GENERALE

L'estimation de la crue décennale nécessite une caractérisation détaillée des paramètres physiques et climatiques des bassins. Ces derniers influent sur la forme de l'hydrogramme de crue. En zone sahélienne et tropicale sèche, le choix de la crue décennale comme « crue de projet » est fréquent. Cette crue est calculée que pour connaître quatre paramètres caractéristiques : le débit de pointe, les volumes ruisselés et écoulés, le temps de base et le temps de montée de la crue. On peut y ajouter un cinquième paramètre : le coefficient de pointe de la crue.

Au terme de notre étude nous sommes arrivés à des résultats qui revêtent un intérêt certain pour les chercheurs et/ ou aménageurs (Tableau 8 et 9). Les débits de pointes décennales obtenues à partir de la méthode ORSTOM sont légèrement plus élevés que celles obtenues avec la méthode CIEH. Donc on arrive à des résultats cohérents avec les deux méthodes. Mais la méthode ORSTOM est plus rigoureuse par le nombre de paramètres qu'elle prend en compte par rapport à la méthode CIEH.

Ce travail constitue une première contribution dans l'analyse des phénomènes hydrologiques des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé. Il apporte un certain nombre d'éléments de base pouvant servir dans le dimensionnement sécuritaire des ouvrages de retenues d'eau, des bas-fonds, à la conception et à la réalisation des ouvrages hydro-agricoles. Toutefois, nous ne prétendons pas avoir apporté tous les éléments de réponse à la complexité des problèmes posés. Ainsi, dans les travaux futurs que nous projetons de réaliser. Nous proposons :

? d'affiner l'analyse du relief à l'aide d'images satellitaires à faible résolution ;

hydrométriques et pluviométriques (en amont et en aval des bassins) ce qui permettrait une meilleure analyse des relations pluies-débit pour faire une modélisation avec la méthode du Génie Rural à Quatre paramètres Journalières [GR4J].

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LISTE DES FIGURES

Figure 2 : Evolution mensuelle des facteurs thermiques à la station de Ziguinchor et de

LISTE DE CARTES

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 4 : Récurrences des pluies annuelles à la station de Ziguinchor et de Kolda 33
Tableau 5 : Etude statistique de la pluviométrie mensuelle à la station de Ziguinchor et de

Tableau 6: Récurrences des pluies mensuelles à la station de Ziguinchor et de Kolda ...35

Tableau 7 : Récurrences des pluies journalières à la station de Ziguinchor et de Kolda .35

Tableau 8 : Paramètres et valeurs de la crue décennale selon la méthode ORSTOM 40

Annexe : Fichier pluviométrique

Date	Ziguinchor	Kolda
01/01/1950	1824	1544
01/01/1951	1418	1438
01/01/1952	1661	1372
01/01/1953	1395	1356
01/01/1954	1598	1231
01/01/1955	1940	1289
01/01/1956	1763	1221
01/01/1957	1549	1279
01/01/1958	1882	1689
01/01/1959	1145	1138
01/01/1960	1275	1115
01/01/1961	1549	1216
01/01/1962	1567	1216
01/01/1963	1429	1130
01/01/1964	1223	981
01/01/1965	1756	1178
01/01/1966	1604	1147
01/01/1967	2008	1219
01/01/1968	884	760
01/01/1969	1462	1020
01/01/1970	1400	1046
01/01/1971	1099	1048
01/01/1972	953	874
01/01/1973	1290	1172
01/01/1974	1241	1010
01/01/1975	1418	1188
01/01/1976	1298	821
01/01/1977	791	648
01/01/1978	1514	992
01/01/1979	1195	822
01/01/1980	699	566
01/01/1981	1221	996
01/01/1982	899	887
01/01/1983	818	727
01/01/1984	1237	840
01/01/1985	1382	794
01/01/1986	976	1110
01/01/1987	1043,2	1110
01/01/1988	1284,4	1077
01/01/1989	1071,0	1017

	1111,1	1109
01/01/1991	1550,9	656
01/01/1992	1006,5	1325
01/01/1993	1482,4	1197
01/10/1994	1194,9	1175
01/10/1995	1105,6	957
01/01/1996	1130,0	1134
01/01/1997	1309,8	1422
01/01/1998	1309,4	1232
01/01/1999	1946,4	1223
01/01/2000	1330,5	884
01/01/2001	1350,9	823
01/01/2002	831,2	769
01/01/2003	1142,8	1501
01/01/2004	1061,8	1073
01/01/2005	1532,3	1643
01/01/2006	1574,9	1062
01/01/2007	920,7	1068
01/01/2008	1733,7	1207
01/01/2009	1375,8	981

Table des matières

Caractérisation physiographique des bassins versants de Soungrougrou en amont de Diaroumé

Caractérisation physiographique

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