Memoire Online - Les hydro-ecoregions du bassin de la pendjari au benin : analyse des déterminants socio-économiques et environnementaux de la dynamique des écosystèmes naturels

(Sébastien LE PAPE , « analyse et quantification du réseau hydrographique ; Le réseau hydrographique comme objet vectoriel », 1998, pp 8-11)

Dans ce chapitre, nous allons reprendre plus en détail l'un des types de chenal fluviatile précédemment définis : le chenal unique. Nous en énumérerons les différentes formes rencontrées sur la planète, à travers des classifications.

Le principal travail sur ce sujet est signé par Howard. Il a établi une classification descriptive des différentes formes de réseau hydrographique. Cette classification est fondée sur l'aspect géométrique (en plan : ce que nous étudions) à laquelle correspond un nom d'identification. D'autres travaux ont été entrepris pour essayer de classifier les réseaux hydrographiques selon d'autres critères.

Howard n'est pas le précurseur en matière de classification, mais ses travaux sont cités comme étant remarquables, détaillés et abondamment repris3.

- les types de base qui définissent huit classes principales (Cf. Figure 2-6) ;

- les types modifiés ou qui détaillent les huit classes principales (Cf. Figure 2-7). 2.2.1.1. Type dendritique (D):

Ce type correspond soit à des sédiments uniformément résistants, horizontaux ou biseautés par une surface horizontale, soit à des roches cristallines ; une pente régionale faible devait exister au moment de l'installation du drainage.

- penné (2) : présente une texture souvent très fine, ce type est fréquent dans les

- distributaire (ou dichotomique) (3 et 4) : caractérise les cônes alluviaux et les deltas.

		1. sub-dendritique
2. penné
3. dichotomique
4. distributaire
5. tressé
6. sub-treillis
7. treillis directionnel
8. treillis de faille
9. treillis de joints
10. treillis recourbé
11. sub-parallèle
12. colinéaire
13. angulaire
14. centripète
15. karstique
16. thermokarstic
17. étiré
18. glaciaire
19. irrégulier
20. composé
21. palimpseste
22. palimpseste
23. yazoo
24. anthropogénique
25. dérangé
26. complexe
27. réticulé
28. entéromorphe
29. amorphe
		NB : les types en italique ne sont pas explicités
Figure 2-7 : Classification descriptive : types modifiés de réseau hydrographique

Ce type est caractéristique des roches sédimentaires, volcaniques ou faiblement métamorphiques, ayant un pendage net ou des zones de fractures parallèles ou des loess1 ou des fonds marins à découvert, striés de cordons littoraux.

Toutes les transitions sont possibles avec le type parallèle. Ce type de drainage est défini comme l'un de ceux où les petits affluents ont essentiellement la même importance de part et d'autre de longs fleuves subséquents.

- treillis de faille (8) : fréquent dans les régions affectées de failles grossièrement parallèles,

- treillis de joints (9) : caractérise des zones où les failles sont parallèles ou bien met en

- treillis recourbé (10) : sur un substrat plissé où les axes des plis ont un prolongement net.

Ce type indique généralement une pente moyenne à forte, mais peut également se trouver dans les régions à structure topographique allongée et parallèle. Toutes les transitions sont possibles également entre ce type et le type dendritique en treillis.

- sub-parallèle (11) : traduit une pente intermédiaire ou un contrôle par des formes topographiques parallèles ;

- colinéaire (12) : fréquent entre les crêtes de sable ou de loess. 2.2.1.4. Type rectangulaire (R):

Il s'établit sur un substrat où les joints de failles se croisent à angle droit ; il lui manque l'ordonnancement de type treillis. Les fleuves et les lignes de partage des eaux masquent la continuité régionale.

- angulaire (13) : caractérise des joints ou des failles et se coupent suivant des angles non droits. Il est fréquent de rencontrer un type mélangé angulaire et rectangulaire.

Il est fréquent sur les volcans, les dômes, il est possible de définir un type multiradial dans le cas de drainage radial complexe en terrain volcanique.

N.B. : On va trouver là les réseaux liés à la présence d'un dôme tectonique tardif.

- centripète (14) : caractérise les cratères, les caldeiras et les autres dépressions. On peut également rencontrer des zones de drainage multi-centripète.

Il draine les dômes et les bassins structuraux. Les affluents longs des fleuves subséquents circulaires indiquent généralement la direction du pendage et permettent de distinguer les dômes des bassins.

Ce type se trouve sur des roches contournées, grossièrement litées, métamorphiques. Les dykes, les veines et les zones migmatisées1 y forment des couches dures par endroit. Ce type de drainage diffère du type en treillis recourbé par l'absence d'ordonnancement régional, la discontinuité des reliefs et des vallées et l'échelle en général plus faible. Les affluents les plus longs des fleuves subséquents courbes indiquent en général le pendage de roches métamorphiques et plongements anticlinaux et synclinaux.

- composé (20) : présentant deux types (ou plus) de drainages contemporains dans la même zone ;

- palimpseste (21 et 22) : où un drainage ancien, abandonné, d'un certain type, est recoupé par un drainage récent, actif de type différent ;

- complexe (26) : correspond à un agrégat de type dissemblable reflétant différents contrôles structuraux dans des zones voisines.

Il convient de noter que dans cette classification des réseaux, la distinction n'est jamais clairement faite entre ce qui ressort de la structure géologique et ce qui est du domaine des formes; l'existence d'un réseau de type rectangulaire suppose, par exemple, non seulement un réseau de joints ou de diaclases, mais aussi l'installation de ce même réseau sur une surface de départ qui peut être structurale (revers de côte par exemple) mais aussi d'érosion.

(Sébastien LE PAPE , « analyse et quantification du réseau hydrographique ; Le réseau hydrographique comme objet vectoriel », 1998, pp 14-16)

Un observateur étudiant la structure du réseau hydrographique ressent intuitivement le besoin de classer, suivant une certaine hiérarchie, les différents cours d'eau composant l'arborescence de la rivière.

Ainsi la hiérarchisation d'un réseau revient-elle à attribuer un numéro (ordre ou magnitude) à chaque tronçon selon une codification. Plusieurs codifications sont proposées dans la littérature et présentent un intérêt plus ou moins grand suivant l'objectif fixé ; nous ne présenterons ici que les principales hiérarchisations.

Depuis J. Playfair (1800), initiateur des études sur le réseau hydrographique, de nombreux auteurs comme Horton (1945) ou Strahler (1952) ont hiérarchisé les réseaux hydrographiques. Voici, ci-dessous, un bref panorama présenté par Deffontaines Benoît1, des principales hiérarchisations classiquement retenues et ayant une signification hydrologique et géologique.

Les premières hiérarchisations ont comme origine le niveau de base général (l'océan). Il s'agit des classifications des hydrogéologues. La révolution occasionnée par la hiérarchisation d'Horton fut d'inverser la numérotation et d'attribuer aux sources les ordres les plus faibles.

"According to this system, the largest river is considered to be of first order from source to mouth.

The tributaries flowing directly into it are of second order, ail streams flowing into a second order tributary are of third order, and so on down to the smallest stream"1.

La hiérarchisation de Gravelius a été améliorée en prenant en compte des niveaux de base relatifs.

Le nombre de cours d'eau est égal au nombre de confluence + 1. Chaque bras multiple est compté comme un cours d'eau ainsi que les rives des quelques rares lacs.

Dès 1945, Horton s'intéresse à cette question et développe une méthode pour classifier (Cf. Figure 3-1).

En fait, il s'est aperçu que des règles ou des lois statistiques organisent les réseaux hydrographiques, et il en a déduit qu'une hiérarchisation était nécessaire.

La hiérarchisation faite par Horton est la suivante, elle se décompose en deux étapes :

1ère étape : attribuer à chaque segment du réseau un numéro ou un ordre, pour cela Horton procède comme suit :

- toute confluence de segments d'ordre identique donne un segment d'ordre supérieur qui reçoit des affluents d'ordre inférieur.

- il faut alors "remonter" le réseau en donnant l'ordre supérieur au segment le plus long. 3.1.1.4. Strahler (1952)

En 1952, Strahler poursuit ces études. Il adapte les lois statistiques proposées par Horton à sa propre classification (Cf. Figure 3-1).

Le principe de classification qu'il énonce est le suivant : il définit un bief1 comme étant un segment de cours d'eau.

- tout bief formé par la confluence de deux biefs d'ordre n est d'ordre n+1

- tout bief formé par la confluence de deux biefs d'ordre différent prend l'ordre du bief le plus élevé

Le défaut des classifications exposées ci-dessus est de ne pas prendre en compte les cours de petits ordres qui se jettent dans les ordres supérieurs ; les auteurs suivants essayèrent de pallier cet inconvénient.

Il s'agit des mêmes équations que la hiérarchisation de Strahler (1952), mais avec une restriction.

Lorsque un cours d'eau d'ordre "i" reçoit consécutivement deux affluents d'ordre "n", tel que "n<i" alors la rivière principale devient, en aval du second affluent, d'ordre (i+1).

La hiérarchisation de Scheiddegger (1965) additionne les ordres des affluents à chaque confluence, elle est construite à partir de chiffres pairs en attribuant un ordre 2 aux biefs ordinairement d'ordre1.

Pour ses travaux, Shreve s'inspire des études d'Horton et de Strahler et propose une nouvelle classification (Cf. Figure 3-1).

Dans cette classification, il définit le réseau hydrographique comme étant une arborescence composée de segments qui peuvent être intérieurs ou extérieurs, avec chacun leur magnitude (Shreve a préféré le terme de magnitude à ordre) :

- les tronçons sont intérieurs lorsqu'ils relient deux confluences successives dans l'arborescence ;

- ils sont extérieurs lorsqu'ils relient les sources aux premières confluences en aval.

Dans un second temps, il précise d'avantage sa classification en donnant des numéros (magnitudes) à chaque bief, il procède selon la règle suivante :

- tout bief formé par la confluence de deux biefs de magnitudes n et n' est de magnitude n+n' (la somme des magnitudes des segments en amont).

Finalement, on s'aperçoit que la magnitude du bief exutoire correspond aux nombres de sources du bassin versant.

Annexe 4 : Grille multi usage des critères d'appréciation globale de la qualité de l'eau

	Classe de qualité
Paramètres physico- chimiques	1A	1B	2	3	Hors classe
Température (°C)	< 20	20 à 22	22 à 25	25 à 30	> 30
Conductivité (us/cm)	< 400	400 à 750	750 à 1500	1500 à 3000	> 3000
pH	6,5-8,5	6,5-8,5	6,5-8,5	5,5-9,5	< 5,5 ou ? 9,5
O2 dissous (mg/L)	? 7	5 à 7	3 à 5	< 3
MES (mg/L)	< 30	< 30	< 30	30 à 70	< 70
Turbidité (NTU)	< 5	< 5	5 à 30	30 à 50	> 50
DBO5 (mg/L)	< 3	3 à 5	5 à 10	10 à 25	25
DCO (mg/L)	< 20	20 à 25	25 à 40	40 à 80	> 80
Oxydabilité	< 3	3 à 5	5 à 8	> 8	-
Azote Kjeldhal (NTK)	< 1	1 à 2	2 à 3	> 3	-
Ortho phosphates (PO4^3-)	< 0,2	0,2 à 0,5	0,5 à 1	1 à 2	> 2
Phosphore total	< 0,1	0,1 à 0,3	0,3 à 0,6	0,6 à 1	> 1

MES = Matières en Suspension, DBO = Demande Biochimique en Oxygène, DCO = Demande Chimique en Oxygène.

Classe1B: d'une qualité légèrement moindre, ces eaux peuvent néanmoins satisfaire tous les usages. Classe 2 : la qualité est passable : suffisante pour l'irrigation, les usages industriels, la production d'eau potable après un traitement poussé. L'abreuvage des animaux est généralement toléré. Le poisson y vit normalement mais sa reproduction est aléatoire. Les loisirs liés à l'eau y sont possibles lorsqu'ils ne nécessitent que des contacts exceptionnels avec elle.

Classe 3: la qualité est médiocre : juste apte à l'irrigation, au refroidissement et à la navigation. La vie piscicole peut subsister dans ces eaux mais cela est aléatoire.

Classe 4: eaux considérées comme inaptes à la plupart des usages et peuvent constituer une menace pour la santé publique et l'environnement.

Annexe 5 : Coupe schématique nord-sud en août de la troposphère au-dessus de l'Atlantique vers le méridien origine.

1= Front intertropical (FIT) ; 2= Limite inférieure de l'air équatorial d'altitude ; 3= Limite supérieure de la mousson ; J.E.a.= Jet d'Est africain (AEJ) ; j.E.t.= Jet d'Est tropical (TEJ). Zones de temps : A = zone sans pluie ; B= zone avec des orages isolé ; C1= zone où dominent les lignes de grains ; = zone où dominent les pluies de mousson. D = zone avec des pluies réduites. Les flèches schématisent les flux et en particulier les mouvements de convection ou de subsidences des masses d'air (d'après Detwiller, 1965 ; Flohn, 1965 ; Leroux, 1970 ; Burpee, 1972 ; Dhonneur, 1974 ; cités par Maley, 1981 et Olivry, 1986).

Annexe 6: Résultats du test de significativité de la différence des moyennes et des tendances pluviométriques dans les HER de l'Atacora et de Gourma

Test de significativité de la différence des moyennes pluviométriques dans les HER de l'Atacora et de Gourma

	HER-Atacora (station de Natitingou)	HER-Gourma (station de Tanguieta)
Nombre d'années	46
Minimum	866,723	690,994
Maximum	1768,200	1508,600
Moyenne	1231,247	1068,519
Ecart-type	206,808	174,580
T	4,078

L'hypothèse Ha : La différence entre les moyennes est différente de 0 (Ha ? 0).

Le résultat de la statistique de Student donne T = 4,078, ce qui est supérieur à 1,96 au seuil de 5% et 2,57 au seul de 1%. D'où l'hypothèse H0 est rejetée et par conséquent, les deux séries ont des moyennes significativement différentes.

Résultats du test de significativité des tendances pluviométriques dans les HER de l'Atacora et de Gourma

	HER-Atacora (station de Natitingou)	HER-Gourma (station de Tanguieta)
N1(1961-1975)	15	15
N2(1976-2006)	31	31
??1(1961-1975)	1348,14	1131,78
??2(1976-2006)	1174,69	1037,91
??1(1961-1975)	232,37	174,96
??2(1976-2006)	169,76	168,71
U	2,58	1,73

Le résultat de la statistique de Student donne U = 2,58 pour la station de Natitingou ; ce qui est supérieur à 1,96 au risque de 5%. D'où l'hypothèse H0 est rejetée et par conséquent, la tendance à la baisse des pluviosités observée dans l'HER de l'Atacora est significative.

A la station de Tanguieta, U = 1,73 ; ce qui est inférieur à 1,96 au seuil de 5%. D'où l'hypothèse H0 n'est rejetée et par conséquent, la tendance à la baisse des pluviosités observée dans l'HER de Gourma n'est significative.

Ce qui nous amène à émettre l'hypothèse que les pluviométries observées dans le bassin versant de la Pendjari en générale sont dominées par celles de l'HER de l'Atacora. Cette hypothèse est confirmée par le diagramme de dominance de pluviosité entre les données de la station de Natitingou et de la station de Tanguiéta (figure 23).

Figure : Diagramme de dominance de pluviosité entre l'HER de Gourma et l'HER de l'Atacora

Les hydro-ecoregions du bassin de la pendjari au benin : analyse des déterminants socio-économiques et environnementaux de la dynamique des écosystèmes naturels

Annexe 3 : Les classifications descriptives des réseaux hydrographiques