Modélisation hydrologique conceptuelle GR - Cas du bassin versant de Nsimi au Cameorun

Introduction

L'eau est indispensable à l'existence, au développement et à la vie des êtres vivants. Elle intervient dans le geste quotidien de l'homme. Moteur du développement économique et social, l'eau est également un élément essentiel à la préservation de l'environnement naturel.

Dans les activités économiques, une grande quantité d'eau est utilisée dans l'agriculture, dans les productions industrielles, les transports et beaucoup d'autres activités.

Selon le Ministère de l'Environnement, sur les trente-quatre milliards de m³ prélevés en 2001en France, six milliards que l'on appelle « part consommée » c'est-à-dire ne retournant pas en milieu naturel est répartit comme suit :

- 48% pour l'irrigation (2,88 milliards de m³)

- 24% pour les usages domestiques (1,44 milliards de m³) - 22% pour la production d'énergie (1,32 milliards de m³) - 6% pour l'industrie (hors énergie) (0,36 milliards de m³)

L'eau douce étant inégalement répartie à travers le globe et son utilisation étant parfois gérée inadéquatement, certaines régions sont caractérisées par une rareté de l'eau ou sont déjà en pénurie (Afrique sub-saharienne, Proche-Orient, Midwest américain). Le manque d'eau sera de toute évidence un des problèmes les plus importants du 21^e siècle [Figure 1]. Le prélèvement dans certaines rivières est tel que le débit n'est plus suffisant pour alimenter les deltas. Ces pénuries causées d'origine anthropiques pourraient par ailleurs être amplifiées par le réchauffement climatique (sécheresses, modifications du régime de précipitations). Celui-ci pourrait par ailleurs amplifier les inondations et autres événements extrêmes.

Figure 1: Répartition mondiale de l'eau douce (UNFAO, Word Ressources Institut, 2001)

Afin de pallier aux difficultés liées à la ressource en eau, plusieurs études ont été menées depuis la fin des années 1960 dans le domaine de l'hydrologie, qui est donc une science de la terre qui s'intéresse au cycle de l'eau, c'est-à-dire aux échanges entre l'atmosphère, la surface terrestre et son sous-sol, dans l'objectif d'assurer une meilleure gestion des ressources en eau, la

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prévision des crues ou des étiages, la lutte contre les catastrophes naturelles (inondation), etc. Ces études ont abouti au développement de plusieurs modèles hydrologiques pour tenter de représenter le comportement hydrologique à l'échelle du bassin versant.

Dans le cadre de notre stage au Laboratoire Géoscience Environnement de Toulouse (GET), nous avons travaillé sur la modélisation hydrologique conceptuelle GR (Génie Rural) avec le modèle GR4J et GR2M sur le bassin versant expérimental de Nsimi au Cameroun. L'objectif de cette modélisation est de vérifier si les deux modèles sont adaptés à l'étude du bassin versant de Nsimi. Les modèles GR proposent des relations comportementales simples à l'échelle du bassin versant d'une façon empirique sans lien direct avec les bases de la physique (Ambroise, 1991).

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PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

I. LE CYCLE DE L'EAU

Le cycle hydrologique ou cycle de l'eau est un modèle qui représente le parcours de l'eau entre les grands réservoirs. Ces réservoirs peuvent être sous forme d'eau liquide, solide ou de vapeur d'eau sur Terre. On a par exemple les océans, l'atmosphère, les lacs, les cours d'eau, les nappes d'eaux souterraines et les glaciers [Figure 2]. Le moteur de ce cycle est l'énergie solaire qui, en favorisant l'évaporation de l'eau, entraîne tous les autres échanges. Le cycle de l'eau est composé des phénomènes d'évaporation, de l'évapotranspiration, des précipitations, de ruissellement, d'infiltration, de percolation [Figure 3].

Figure 2: Les grands réservoirs d'eau (Jacques Beauchamp, Université de Picardi, 2008)

L'hydrologie étudie généralement le cycle de l'eau à l'échelle du bassin versant. Un bassin versant est une portion de territoire dont l'ensemble des eaux convergent vers un même point de sortie appelé exutoire qui peut être la mer, l'océan, une rivière, etc. Le bassin versant est limité par des frontières naturelles appelées lignes de crêtes ou lignes de partage des eaux [Figure 4]. De part et d'autre de ces lignes de crêtes s'écoulent les eaux des précipitations et des sources, ainsi que tous les éléments dissous ou en suspension tels que les sédiments et les pollutions.

Figure 4: Le cycle de l'Eau (tirée sur Internet)

Figure 3: Représentation d'un bassin versant (ALSACE
NATURE, tirée sur http://sermnon.fr/définition-d-un-
bassin-versant.htm)

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