Memoire Online - Contribution à l'étude de variation des débits du bassin du fleuve Congo. Cas du bassin versant du Kasaà¯

Mémoire présenté et défendu en vue de l'obtention du grade d'Ingénieur Agronome

TABLE DES MATIERES

1.2. Caractéristiques physiques et leurs influences sur l'écoulement des eaux 3

EPIGRAPHE

LISTE DES ACRONYMES

CICOS : Commission Internationale du Bassin du Congo-Oubangui-Sangha METTELSAT : Agence Météorologique et Télédétection par Satellite OMM : Organisation Météorologique Mondiale

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2. Résultats de l'analyse de la variance des pluies par décennie sur l'ensemble du bassin.

LISTE DES FIGURES

Figure 7. Procédures utilisées pour obtenir la série temporelle de la pluie moyenne à

DEDICACE

A mes parents, Nestor NIANGA NKUFI et Liliane MBIMBA NZINGA pour nous avoir insufflé la combativité dans la sagesse, la dignité et les sacrifices consentis pour notre formation.

A mes frères et soeurs : Evrard NIANGA, Audry NIANGA, Parfait NIANGA, Christus NIANGA et Chancela NIANGA. Que le vrai bonheur nous accompagne. Tout ce qu'il faut savoir c'est de faire tout pour que nous soyons unis.

Aux autorités académiques de la Faculté des sciences Agronomiques et au corps professoral ( Professeurs, Chefs de travaux et assistants) pour la formation dont nous faisons preuve, en voici un des fruits de votre formation.

REMERCIEMENTS

Il est souvent dit que la recherche est un travail solitaire. Elle est, c'est vrai, souvent ponctuée de sentiments de solitude. Pourtant, au fil des mois qui se sont succédé, j'ai pu remarquer à quel point la présence et l'appui de nombreuses personnes se sont avérés essentiels pour mener à terme cette étude. De ce constat vient ma conviction qu'un mémoire est, en définitive, un travail individuel mais une réalisation collaborative. C'est dans cet esprit, et avec la volonté de donner à chacune de ces personnes la part qui lui revient dans ce travail que je rédige ces remerciements.

En premier lieu, je tiens à remercier tout particulièrement mon directeur, Prof. Dr. Ir. Raphaël TSHIMANGA MUAMBA et mon encadreur, Assistant Pierre KABUYA MULAMBA, pour avoir permis à ce projet de prendre forme et m'avoir guidé tout au long de mes recherches. Vous avez, chacun, cette merveilleuse faculté d'alléger les doutes et de redonner le courage d'avancer lorsque que ce dernier tend à manquer.

Je voudrais également adresser mes remerciements à toutes les personnes qui m'ont fourni de nombreuses informations, notamment aux personnels de la METTELSAT et de la RVF, pour leur accueil et le temps qu'ils m'ont consacré. Je n'oublie pas Ir. Cedric ILUNGA et Ir. Jeancy MASUMU dont l'aide précieuse a grandement facilité la finition de ce travail.

Enfin, je compte sur tous ceux que je ne nommerais pas ici pour savoir se retrouver entre les lignes et reconnaître leur contribution, il me faut remercier toutes celles et ceux dont la participation, moins visible, s'est révélée tout aussi essentielle. Cilia BILO, le hasard a voulu qu'une fois de plus tu sois au premier plan de ce travail, merci pour tout. À ma famille, à la famille MBALA, à la famille NSIALA, à la famille BIANGA, à ma nièce Merveille LUBAKI, à mon église les porteurs des vies et à mes amis, je tiens à dire toute ma reconnaissance pour leur présence et leur appui indéfectibles. Tackin TATE, Prospère MBOKO, Roddy NGOMA, Trésor BELEKE, Francis TSHINEMA, Santa maria MUKONGO, Chloé MANZAMBI, Reagan NDOMBA, Guyot KIMONEKA, Valerie NIENGE, Sony MATONDO et Yves MAYELE, partager cette étrange expérience avec vous a été un véritable cadeau; vous savez mieux que personne tout ce que les mots ne permettent pas de dire.

RESUME

Dans le contexte connu de la variabilité climatique et hydrologique du bassin du fleuve Congo, nous nous sommes intéressé aux variations des débits du bassin de la rivière Kasaï, principal tributaire du fleuve Congo dans l'hémisphère sud. Cependant, l'évolution spatio-temporelle des ressources en eau pour ce sous bassin demeure une préoccupation tant pour le développement économique (agriculture) que pour le devenir des populations en l'occurrence en ce qui concerne l'alimentation en eau potable, la navigation et l'hydroélectricité.

Les données traitées sont le débit et la précipitation pendant une période de 30 ans (1961-1990). Le travail proposé vise à poser un diagnostic sur la variation du cycle hydrologique dans le bassin du fleuve Congo (cas du bassin du Kasaï) afin de contribuer à la gestion durable des ressources en eau de ce bassin.

Dans cette optique, les ressources en eaux de surface du bassin du fleuve Congo dans son sous bassin du Kasaï à la station hydrométrique d'Ilebo présentent des fluctuations interannuelles très marquées avec une tendance perceptible à la baisse. La diminution des débits est simultanée avec la baisse de la pluviométrie.

Cette baisse des débits pourra modifier des écosystèmes naturels et des systèmes socio-économiques de ce bassin. Les variations qui touchent les ressources en eau en RDC ne sont plus un vain mot mais plutôt une réalité.

Dans la perspective d'une gestion rationnelle de la ressource en eau, il est important d'avoir accès aux services d'information hydrologique appropriés en vue de conduire des études approfondies de l'évolution à long termes des tendances climatiques et leurs impacts sur la disponibilité des ressources en eau. Cela aiderait à prendre des mesures de gestion durable des ressources en eau de ce bassin.

INTRODUCTION

1. Problématique

La variabilité climatique est un phénomène naturel, mais peut parfois entrainer des conséquences dramatiques dans certaines régions de la planète. Depuis quelques dernières décennies, un intérêt soutenu se manifeste sur le climat et sa variabilité. Les implications de cette variabilité sur les ressources en eau sont particulièrement fortes et touchent, à leur tour, de très nombreux secteurs d'activités humaines et environnementales (Ardoin, 2004).

La régulation de différents besoins aux usages de l'eau dans ces secteurs dépend des tendances normales ou moyennes du cycle hydrologique. Ces tendances sont le résultat des conditions stationnaires qui se sont développées suite à un équilibre de différents facteurs environnementaux (Soraya, 2008). La perturbation dans ces équilibres engendre aussi la perturbation dans les tendances normales du cycle hydrologique, ce qui a des implications sur la distribution et la gestion des ressources en eau disponibles (Servat et al., 1999).

Les phénomènes naturels tels que El-Nino Southern Oscillation (ENSO), Zone de Convergence Intertropical (ZCIT), Oscillation Nord-Atlantique (NOA), la Température de Surface des Mers, les Jets Atmosphériques, etc. sont connus comme les causes naturelles de la variabilité climatique et exercent une influence importante sur les ressources en eau du continent Africain (Camberlin, 2007). A ces phénomènes s'ajoutent le changement d'utilisation des terres qui est lié à la croissance démographique et autres activités anthropogéniques telles que la déforestation, l'exploitation minière, l'agriculture, qui ont tous un impact sur l'équilibre du cycle hydrologique (Liénou, 2007).

Le bassin du fleuve Congo avec une superficie de drainage de 3,7 million de km², comprend neuf pays. Il est deuxième plus grand bassin dans le monde après l'Amazone de par sa superficie de drainage. Par conséquent, il regorge d'énormes potentialités pour le développement des ressources en eau à une échelle régionale, tel que l'hydroélectricité, l'irrigation, la navigation, le transfert d'eau interbassins et le commerce de l'eau virtuelle (Tshimanga, 2012).

Au cours de quelques dernières décennies, il a été observé une perturbation des tendances normales des paramètres du cycle hydrologique sur le bassin du Congo. Selon CICOS, ces perturbations seraient liées aux effets du changement climatique, à la déforestation, à la sédimentation ou ensablement des chenaux, et à l'avancée de l'onde de la Sahélisation vers le nord du bassin et l'avancée de l'onde de la Kalaharisation vers le sud du bassin (CICOS, 2007).

Il s'avère alors important que les études soient conduites pour identifier l'existence de ces perturbations dans le cycle hydrologique du bassin de Kasaï, de déterminer leurs magnitudes et fréquences, et prévoir des mesures de gestion du bassin versant.

2. Objectifs du travail

L'objectif principal de cette étude est de poser un diagnostic sur la variation du cycle hydrologique dans le bassin du fleuve Congo (cas du bassin du Kasaï) afin de contribuer à la gestion durable des ressources en eau de ce bassin.

3. Intérêt du sujet

4. Structure du travail

CHAPITRE I REVUE DE LA LITTERATURE

En vue de mieux aborder notre thématique, il s'avère important de définir d'une manière brève quelques concepts de base.

1.1. Notion de bassin versant

Le bassin versant est une surface élémentaire en théorie hydrologiquement close, c'est-à-dire qu'aucun écoulement n'y pénètre de l'extérieur et que tous les excédents de précipitations s'évaporent ou s'écoulent par une seule section à l'exutoire (Laborde, 2009).

Le bassin versant correspond, en principe, à l'unité géographique sur laquelle se base l'analyse du cycle hydrologique et de ses effets.

- Le bassin versant topographique : la ligne de partage des eaux correspond à la ligne de crête ;

- Le bassin versant réel ou hydrogéologique : la division des eaux selon la topographie ne correspond pas à la ligne de partage effective des eaux souterraines lorsqu'un sol perméable recouvre un substratum imperméable.

1.2. Caractéristiques physiques et leurs influences sur l'écoulement des eaux

Le bassin versant est un objet complexe dont l'ensemble des caractéristiques (géométriques, géologiques, physiographiques, humaines, etc.) joueront un rôle non seulement dans la réponse hydrologique du bassin à une sollicitation des précipitations (régime des écoulements) mais aussi, en amont et pour certaines d'entre elles (altitude, exposition...), directement dans le processus de formation de la pluie.

Il faut noter l'existence à la surface du bassin versant d'un système longitudinal, le réseau de drainage ou réseau hydrographique, défini comme l'ensemble de cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à l'écoulement. Ce réseau est plus ou moins développé selon différents facteurs (géologie, climat, pente du terrain, etc.).

1.2.1. Caractéristiques géométriques

1.2.1.1. Surface

Le bassin versant étant l'aire de réception des précipitions et d'alimentation des cours d'eau, les débits vont être en partie reliés à sa surface.

1.2.1.2. Forme

La forme d'un bassin versant influence l'allure de l'hydrogramme à l'exutoire du bassin versant. Par exemple, une forme allongée favorise, pour une même pluie, les faibles débits de pointe de crue, ceci en raison des temps d'acheminement de l'eau à l'exutoire plus importants.

Figure 2. Effet de la forme du bassin versant sur les écoulements, avec t_c : temps de

1.2.1.3. Courbe hypsométrique (Relief)

Elle fournit une vue synthétique de la pente du bassin, donc du relief. Cette courbe représente la répartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude. Elle porte en abscisse la surface (ou le pourcentage de surface) du bassin qui se trouve au-dessus (ou au-dessous) de l'altitude représentée en ordonnée. Elle exprime ainsi la superficie du bassin ou le pourcentage de superficie, au-delà d'une certaine altitude.

1.2.2. Réseau hydrographique

Il se définit comme l'ensemble des cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires, qui participent à l'écoulement. Le réseau hydrographique est une des caractéristiques les plus importantes du bassin (Guerra, 1998). D'après Dunne et Black (1970), la différenciation du réseau hydrographique d'un bassin versant à un autre est essentiellement due à quatre facteurs principaux :

1.2.2.1. Géologie

Par sa plus ou moins grande sensibilité à l'érosion, la nature du substratum influence la forme du réseau hydrographique. Le réseau de drainage n'est habituellement pas le même dans une région où prédominent les roches sédimentaires, par comparaison à des roches ignées (i.e. provenant du refroidissement du magma). La structure de la roche, sa forme, les failles, les plissements, forcent le courant à changer de direction.

1.2.2.2. Climat

Le réseau hydrographique est dense dans les régions montagneuses très humides et tend à disparaître dans les régions désertiques.

1.2.2.3. Pente

Elle détermine si les cours d'eau sont en phase érosive ou sédimentaire. Dans les zones plus élevées, les cours d'eau participent souvent à l'érosion de la roche sur laquelle ils s'écoulent. Au contraire, en plaine, les cours d'eau s'écoulent sur un lit où la sédimentation prédomine.

1.2.2.4. Effet anthropique

Le drainage des terres agricoles, la construction de barrages, l'endiguement, la protection des berges et la correction des cours d'eau modifient continuellement le tracé originel du réseau hydrographique.

1.3. Station de jaugeage

Une station de jaugeage est un endroit sur un cours d'eau ou sur un canal, où l'on mesure le débit. Il y a plusieurs méthodes de mesure des débits.

Notons que le choix d'une station est très important et il se fait selon les trois critères ci-après :

? La section transversale doit être stable et surtout; ? La sédimentation doit être faible.

C'est un élément de lecture et d'enregistrement du niveau de l'eau. En lave ou tôle émaillée, elle est placée à la verticale ou en inclinaison, sur le bord de cours d'eau ou dans les canaux de comptages (entrée et/ou sortie) des ouvrages de traitement des eaux.

Le principe d'une échelle limnimétrique consiste en une échelle graduée, placée à la côte d'un endroit dont on connait la section. C'est ainsi qu'à tout moment, on peut lire la hauteur atteinte par l'eau sur cette échelle limnimétrique. L'établissement d'une échelle se justifie dans tous les cas où il est nécessaire de suivre l'évolution du débit tout au long de l'année.

1.3.2. Côte hydrométrique

Les mesures faites à l'échelle limnimétriques à différentes niveau du plan d'eau depuis l'étiage jusqu'aux plus fortes crues sont dites « côtes hydrométriques ». En général, lorsque la section de contrôle des hauteurs d'eau est bien choisie, la relation hauteur-débit est constante dans le temps, on dit que la relation est univoque (Aldegheri, 1979).

1.4. Débit liquide

Le débit d'eau dans un canal, une rivière ou un tuyau est la quantité d'eau qui passe dans ce conduit au cours d'un temps déterminé.

On le mesure le plus souvent en litre par seconde (l/s) pour les petits débits et en mètres cubes par seconde (m³/s) pour les gros débits effectués pendant une longue période ou une série d'année à une station de jaugeage, formant un ensemble important de chiffres et de graphiques qu'il convient de dépouiller et classer suivant des méthodes qui facilitent leur analyse et permettent d'en tirer les éléments intéressants tels que le régime d'un cours d'eau (Dupriez et De Leener, 2007) .

1.5. Charge solide

Le débit solide (Qs) d'un cours d'eau est le poids total des matériaux ou la masse de sédiments transportés par unité de temps à travers la section transversale d'un cours d'eau. Il est exprimé en kg/s ou en tonnes. Ce débit traduit l'état de la pollution d'un cours d'eau en matières en suspension vis-à-vis des activités exercées au sein du bassin versant.

1.6. Régime

Le régime de débits des cours d'eau est la classification d'après l'allure de la variation saisonnière systématique que ces cours d'eau présentent c'est-à-dire leur position relative des hautes et basses eaux (Remenieras, 1972).

1.7. Variabilité

Quand on parle de la variabilité du débit d'un cours d'eau, on fait référence à la variabilité de son écoulement. Aussi au cours d'une année hydrologique, on peut suivre le mois de l'année où les eaux commencent à monter, et atteindre ainsi un maximum d'une part, et d'autre part, voir l'allure de la descente des eaux si elle est rapide ou pas.

CHAPITRE II APPROCHE METHODOLOGIQUE

Ce chapitre présente la description du milieu d'étude et l'approche méthodologique utilisée pour atteindre les objectifs de cette étude.

2.1. Description du bassin versant du Kasaï

2.1.1. Localisation

La figure 5 présente le bassin du fleuve Congo avec le bassin versant du Kasaï qui est situé entre 15°30' et 25° Est et 1° et 12° Sud, et est partagé par la République Démocratique du Congo et la République d'Angola. La superficie totale du bassin du Kasaï est évaluée à environ 730.000 km² (à Kutu moke) et couvre pratiquement 20% de la superficie totale du bassin Congo (Tshimanga, 2012). La rivière Kasaï qui est l'affluent principal du bassin versant prend sa source en Angola où le bassin partage la ligne de crête avec le bassin de la rivière Zambèze.

2.1.2. Sol et végétation

Le sol du bassin du Kasaï peut être subdivisé en deux types : sols ferralitiques et sols ferrugineux tropicaux. A chaque type de sol correspond un type de végétation. Les sols ferralitiques occupent la partie nord du bassin, c'est-à-dire la partie sud de la cuvette centrale qui est le domaine de la forêt équatoriale, tandis que les sols ferrugineux tropicaux s'étalent sur le Kwango-Kwilu et le plateau du Kasaï et portent une forêt dense sèche, forêt claire et des savanes (Kisangala, 2004).

2.1.3. Géologie du bassin

Le bassin du Kasaï appartient à la série du Kwango. Dans les couches du profil d'équilibre de cette dernière rivière. Les mésozoïques de base présentent un faciès géologique qui porte à les raccorder à la formation de l'unité du Lualaba. Il s'agit des formations qui reposent sur le soubassement ancien par l'intermédiaire d'un conglomérat probablement fluviatile. Le contact entre les couches de recouvrement (série du Kwango) et le substratum n'est pas connu avec précision. Il s'agit d'un crétacé supérieur, constitué notamment de grès micacés, de grès tendres, et des argiles (Cahen, 1954).

Cette vaste région du sud du Congo est située entre le Congo Occidental et le Katanga. Les terrains de couverture y sont très développés et le soubassement n'affleure souvent qu'au fond des vallées profondes.

Totalement isolées du soubassement du Congo occidental par les hauts plateaux du Kwango, les formations du soubassement du Kasaï-Lomami sont, actuellement encore, difficiles à raccorder à celles du Katanga. Dans l'état actuel des connaissances, seule est quelque peu connue la formation la plus récente du soubassement constituée par le système de la Bushimaie qui fait partie du Katanguien Du point de vue lithologique, les formations antérieures au système de la Bushimaie, dans le socle ante - Bushimaie du Lomami - Kasaï, sont constituées des migmatites, de granites et de roches basiques.

Les couches stratigraphiques dans le bassin du Kasaï se présentent de la manière suivante (de bas en haut) :

- Le complexe des gneiss et granulites de la Haute - Luanyi : ce complexe est constitué de roches gneissiques du granulite.

-Le complexe gabbro-noritique et charnockitique du Kasaï-Lomami : cet ensemble comprend des gabbros et des norites parfois recoupés par des dykes de dolérites ; le tout apparaissant au sein des paragneiss. Toutes ces roches ont été déformées

par le processus de charnokitisation au cours de l'événement tectono-métamorphique qualifié de « l'épisode Musefu ».

- Le complexe des migmatites et granites migmatitiques de Dibaya : il s'agit d'un vaste assemblage de granites calco-alcalins et de migmatites granitiques à tonalitiques contenant localement des septa d'amphybolites et de pyroxénolites.

2° Les roches du protérozoïque inférieur : elles sont représentées par le « complexe métasédimentaire de Luiza et le complexe Lukochien ».

3° Les roches du protérozoïque moyen : il s'agit du « complexe volcano-sédimentaire de la Lulua » constitué de grès feldspathiques, des arkoses, des conglomerats, des calcaires et de quelques coulées basaltiques.

4° Les roches du protérozoïque supérieur : Il est représenté par le « Supergroupe de la Bushimaie », épais d'environ 1600m, et comprend de haut en bas :

a. Le groupe schisto-calcaire (plus de 1030m de puissance) : il comprend des basaltes amygdaloïdes au sommet, et un puissant ensemble calcoro-dolomitique avec des passées de roches schiteuses (schistes foncés, dolo-schistes, ...) et des quartzites vers la base.

b.Le groupe schisto-gréseux (+/- 450m de puissance) : Il comprend des conglomérats, des schistes et psammites argileux rouges, des psammites et grès psammitiques ainsi que des intercalations cherto-dolomitiques.

- Le paléozoïque : quelques lambeaux du groupe de la Lukuga sont rencontrés au Kasaï occidental, conservés dans les dépressions du socle. Ils sont d'âge premier inférieur-Carbonifère supérieur.

2.2. Méthodes

2.2.1. Acquisition des données

Les études hydrologiques sur le bassin du fleuve Congo sont quelques peu difficiles suite au manque de données. Les stations de suivi hydrologique qui étaient installées depuis l'époque coloniale ont subi une détérioration, si bien qu'il est devenu difficile de trouver de données actualisées. Dans cette étude une série temporelle a été constituée sur une période de 30 ans (1961-1990) pour les variables débit et précipitation. La figure 5 montre la localisation de la station hydrométrique et des stations météorologiques utilisées dans cette étude. Pour le débit, la station hydrométrique d'Ilebo a été choisie. Les données de cette station, nous ont été fournies par la RVF. Pour la pluie, quatre stations ont été identifiées sur la superficie du bassin du Kasaï en amont de la station hydrométrique d'Ilebo. Il s'agit de :

Les données de ces stations, nous ont été fournies par la METTELSAT 2.2.2. Traitement et analyse des données

Le traitement et analyse des données de débit et de précipitation ont consisté à transformer les moyennes journalières en moyennes mensuelles, transformer les hauteurs d'eau en volume et l'utilisation de tests d'analyse hydrologique pour détecter les tendances et le changement intervenus dans les séries temporelles.

2.2.2.1. Equation de la courbe de tarage

La courbe de tarage est une formulation pour établir la relation entre débit et hauteur obtenue à partir de plusieurs jaugeages. L'équation 1 présente la courbe de tarage utilisée dans cette étude pour la station d'Ilebo :

2.2.2.2. Interpolation spatiale des données de pluie

La précipitation mesurée à une station météorologique représente la pluie tombée en un point géographique particulier et non une pluie spatiale. Pour obtenir la précipitation spatiale, on procède à déterminer la pluie moyenne de l'ensemble de stations sur le bassin versant, soit par la méthode de moyenne arithmétique, polygone de Thiessen ou par la méthode d'isohyètes (Tshimanga, 2013). Dans cette étude, la méthode de distance inversée a été utilisée, dont l'avantage est d'assurer une distribution pondérée des valeurs des pluies en rapport avec le rayon d'influence des points d'enregistrement. La figure 6 montre la manière dont le poids assigne diminue avec la distance pour les valeurs de n. donne que les points qui sont près d'une image élémentaire de la production obtiennent de grands poids et ce qui sont plus lointain d'une image élémentaire de la production obtiennent de petits poids. Ces procédures sont encodées dans le logiciel dénommé Spatial Time Series Information Modelling (SPATSIM) qui est un logiciel de traitement et analyse des données hydrologiques et de modélisation hydrologique (Tshimanga, 2012). La figure 7 montre les procédures utilisées pour obtenir la série temporelle de la pluie moyenne à l'échelle du bassin.

Le poids = (1/dⁿ ) - 1 ; Axe X: d = D/D0= distance relative du point ; Axe Y : Valeurs pondérées

Figure 7. Procédures utilisées pour obtenir la série temporelle de la pluie moyenne à
l'échelle du bassin

2.2.2.3. Tests des tendances

Ces tests sont utilisés pour établir les tendances saisonnières à long terme et le changement annuel intervenu dans la série temporelle. Ces tests ont été réalisés à l'aide de l'Excel.

2.2.2.4. Analyse de variance

L'ANOVA est le nom donné au modèle qui nous offre le moyen d'utiliser un échantillon des données pour vérifier si les valeurs de trois ou plusieurs moyennes des populations inconnues sont vraisemblablement différentes. Dans cette étude, elle nous a permis de voir la différence entre les moyennes des débits et des pluies par décennie. Cette analyse a été réalisée à l'aide du logiciel R.

2.2.2.5. Régression linéaire

Les outils de la régression ont été développés pour étudier et mesurer la relation statistique qui existe entre deux ou plusieurs variables. Dans cette étude, elle nous a permis à déterminer la relation entre le débit et la pluie, par le biais des coefficients de régression. L'analyse de ce test a été réalisée à l'aide du logiciel R.

CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSION

3.1. Résultats

Ce chapitre présente les résultats sur les variations des débits à la station hydrométrique d'Ilebo dans le bassin versant du Kasaï.

3.1.1. Evolutions des débits

3.1.1.1. Evolution des débits moyens annuels

L'évolution des débits moyens annuels durant les trois décennies est observée à la figure 8 ci-dessous.

De cette figure, il se dégage une tendance perceptible à la baisse des débits annuels. Il ressort aussi que les débits moyens annuels de 1965, 1972, 1974, 1975, 1978 et de 1980 à 1987 restent inférieures à la moyenne interannuelle. L'année d'occurrence du plus faible débit est celle de 1985 avec une valeur normalisée de 0.8, ce qui traduit l'année de la sécheresse hydrologique prononcée ayant intervenu durant cette période d'analyse à la station d'Ilebo. Par contre le débit maximum est intervenu en 1962, ce qui correspondrait à la période de crue maximum enregistrée pour l'ensemble du bassin du Congo à la station hydrométrique de Kinshasa.

3.1.1.2. Evolution saisonnière de moyenne de débit décennal et triennal

La figure 9 présente l'évolution saisonnière de débit moyen mensuel décennal et triennal.

De cette figure, il apparaît que les débits augmentent à partir du mois de Septembre jusqu'à former le pic au mois d'Avril, pour culminer au mois de Mai. Cette période peut constituer ce que l'on appelle en d'autres termes la période de hautes eaux. Au contraire, la diminution des débits s'observe surtout pendant la période de saison sèche qui coïncide avec les mois de Juin jusqu'au mois de Septembre et cette période peut être appelée la période de basses eaux.

Il est aussi à remarquer que pour la moyenne mensuelle des débits sur une période de 30 ans restent inferieure à la moyenne des débits sur la première décennie, mais supérieure aux moyennes de deux autres décennies.

3.1.1.3. Comparaison des moyennes des débits annuels par décennie

La figure 10 ci-dessous illustre la dispersion des valeurs moyennes des débits annuels par décennie. Elle indique qu'il existe une diminution de débit annuel de la première décennie à la troisième décennie. Par ailleurs, le tableau 1 présente les résultats de l'analyse de la variance des moyennes des débits annuels par décennie.

Les résultats de l'analyse de la variance montrent qu'il existe une différence significative (p-Value < 5%), entre les débits moyens annuels par décennie.

Tableau 1. Résultats de l'analyse de la variance (ANOVA) de débit annuel par décennie

3.1.2. Evolutions des pluies

3.1.2.1. Evolution des pluies moyennes annuelles

La figure 11 présente l'évolution des pluies moyennes annuelles et la tendance générale.

L'allure générale des pluies annuelles montre que les hauteurs des pluies ont fluctué entre 1,25 et 0,8. La hauteur la plus grande a été enregistrée en 1969 correspondant à la première décennie de notre étude et la hauteur la plus basse intervient en 1983 qui correspond à la troisième décennie de notre étude.

3.1.2.2. Comparaison des moyennes des pluies annuelles par décennie

La figure 12 illustre la comparaison des valeurs moyennes des pluies annuelles par décennie. On remarque une légère tendance à la baisse de la première décennie jusqu'à la troisième décennie. Par ailleurs, les résultats de l'analyse de la variance des moyennes des pluies annuelles sont présentés dans le tableau 2.

Ces résultats montrent que les moyennes des pluies annuelles entre décennie ne sont pas significativement différentes (p-Value > 5%).

Tableau 2. Résultats de l'analyse de la variance (ANOVA) des moyennes des pluies
annuelles par décennie

3.1.3. Evolution Débit-pluie

La figure ci-haut montre une corrélation de l'évolution des débits et des pluies sur le site de notre étude. En vue d'exprimer cette relation en termes statistiques, le test de régression linéaire a été conduit afin de déceler les tendances à la linéarité entre les deux séries temporelles. Les résultats de cette évolution sont consignés dans le tableau 3 ci-dessous.

Il ressort de l'analyse du tableau 3 que p-Value 0,0004547 < au seuil de 5%. Ceci confirme la dépendance de débit en fonction de la pluie.

3.2. Discussion

La variation du régime hydrologique est un phénomène naturel et concerne l'écart autour des tendances normales des variables hydro-climatiques. Comme nous l'avions déjà souligné dans la partie introductive, ces tendances résultent des conditions stationnaires qui se sont établies pendant une longue période, suite à un équilibre de différents facteurs environnementaux (Soraya, 2008). La perturbation dans ces équilibres engendre aussi la perturbation dans les tendances normales du cycle hydrologique, ce qui a des implications sur la distribution et la gestion des ressources en eau disponibles (Servat et al., 1999).

Cette étude a été conduite sur le bassin versant du Kasaï en vue d'analyser la dynamique des ressources en eau de surface sur une période de 30 ans. Pour y arriver, une analyse de la relation pluie-débit a été jugée nécessaire et a consisté à appliquer différents tests hydrologiques sur les séries temporelles disponibles.

En général, il découle de cette étude que les débits connaissent une tendance à la baisse pour la période de notre analyse. A l'échelle saisonnière, les variations sont très prononcées entre la première décennie et les deux dernières décennies. Il est même observé que la moyenne mensuelle des débits sur une période de 30 ans reste inferieure à la moyenne des débits sur la première décennie, mais supérieure aux moyennes de deux autres décennies. Ceci prouve à suffisance que la forte variation des débits sur le bassin versant du Kasaï est intervenue au cours de deux dernières décennies de notre période d'analyse (1971-1990). Cette tendance est aussi observée avec les analyses interannuelles et décennales.

La conception de la relation débit-pluie avait pour but de mettre en évidence la contribution de la pluie sur le débit et d'identifier la cause probable de la variation des débits. Les résultats de cette analyse ont montré la valeur de p 0,0004547 < au seuil de 5%, par conséquent démontrant qu'il existe une corrélation positive entre la pluie et le débit et que la variable pluie serait le facteur majeur de la tendance à la baisse des débits. Ceci a été aussi confirmé par Olivry (1996) qui stipule que la variation d'écoulement de grands bassins d'Afrique intertropicale est directement influencée par celui des précipitations.

CONCLUSION ET SUGGESTIONS

Ce travail a été conduit sur le sous bassin du Kasaï en vue de poser un diagnostic sur la variation des débits, ce qui aiderait à la gestion durable des ressources en eau de ce bassin. Pour y arriver, plusieurs analyses hydrologiques ont été conduites, impliquant une période de 30 ans (1961 à 1990).

En général, différentes études ont démontré une tendance à la hausse des débits du bassin du fleuve Congo. Cette affirmation ne peut que se confirmer à l'échelle du bassin lorsque l'on ignore des variabilités spatiales. La présente étude a été conduite à une échelle spatiale plus réduite et a démontré que les tendances de débits sont à la baisse sur une période de 30 ans. Cette baisse est progressive avec la valeur de p de 0,0047. Cependant, il est aussi à remarquer que la baisse est plus prononcée entre la première décennie et les deux dernières décennies.

Le test de régression linéaire conduite entre les séries temporelles des débits et celles des précipitations montre que la diminution des débits est en majeur partie influencée par la diminution de précipitations, ce qui écarterait l'influence majeur des activités humaines qui sont pratiquées sur le bassin. Les variations saisonnières sont perceptibles aussi bien pour les précipitations que pour les débits.

De ce qui précède, il est incontestable que les climats évoluent; la thèse traditionnelle de la stationnarité du climat n'est désormais plus défendable. Les précipitations représentent le facteur le plus important du climat tant pour les populations, les écosystèmes que pour l'alimentation de cours d'eau. Le bassin versant du Kasaï en amont de la station hydrométrique d'Ilebo bénéficie des lames d'eau importantes. Son analyse a montré une légère tendance à la baisse des pluies. Ceci pourrait amener à un déséquilibre des écosystèmes.

Dans la perspective d'une gestion rationnelle de la ressource en eau, il est important d'avoir accès aux services d'information hydrologique appropriés en vue de conduire des études approfondies de l'évolution à long termes des tendances climatiques et leurs impacts sur la disponibilité des ressources en eau. Les différents impacts liés aux changements climatiques dans cette région devront également faire l'objet des investigations.

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ANNEXE

1/ comparaison de moyen de débit annuel par décennie (ANOVA) Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)

Residual standard error: 153.8 on 28 degrees of freedom Multiple R-squared: 0.3602, Adjusted R-squared: 0.3374 F-statistic: 15.77 on 1 and 28 DF, p-value: 0.0004547

Année		Pluie moyenne annuelle		Valeur normalisée
1961		149		1,1
1962		150		1,1
1963		133		1,0
1964		123		0,9
1965		113		0,9
1966		132		1,0
1967		128		1,0
1968		151		1,1
1969		164		1,2
1970		121		0,9
1971		126		1,0
1972		114		0,9
1973		128		1,0
1974		130		1,0
1975		137		1,0
1976		141		1,1
1977		142		1,1
1978		122		0,9
1979		126		1,0
1980		144		1,1
1981		106		0,8
1982		144		1,1
1983		105		0,8
1984		122		0,9
1985		139		1,1
1986		155		1,2
1987		142		1,1
1988		130		1,0
1989		125		0,9
1990		118		0,9
Moyenne à long terme		132		1,0
Année	Débit moyen annuel		Valeur normalisée
1961	2631		1,1
1962	2875		1,2
1963	2520		1,0
1964	2485		1,0
1965	2296		1,0
1966	2607		1,1
1967	2407		1,0
1968	2798		1,2
1969	2773		1,2
1970	2523		1,0
1971	2409		1,0
1972	2197		0,9
1973	2397		1,0
1974	2172		0,9
1975	2332		1,0
1976	2523		1,0
1977	2696		1,1
1978	2253		0,9
1979	2694		1,1
1980	2228		0,9
1981	2015		0,8
1982	2103		0,9
1983	2235		0,9
1984	1956		0,8
1985	1944		0,8
1986	2089		0,9
1987	2339		1,0
1988	2479		1,0
1989	2807		1,2
1990	2389		1,0
Moyenne à long terme	2406		1

Contribution à l'étude de variation des débits du bassin du fleuve Congo. Cas du bassin versant du Kasaà¯

CONTRIBUTION A L'ETUDE DE

VARIATION DES DEBITS DU BASSIN DU

FLEUVE CONGO

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