RESUMÉ
Le micro bassin versant de la ravine de Boulmier (MBVB), large
de 26,356 ha, fait partie du bassin versant (BV) de la rivière
Cavaillon. Il se trouve que la réactivité hydrologique de ce
dernier tend à accélérer à cause de la
dégradation physique provoquée par la culture et l'exploitation
du Vétiver sur ses versants le surplombant. Ce qui représente une
menace pour les riverains. Cette étude a été
réalisée dans le but de caractériser hydrologiquement ce
micro bassin versant (MBV), et de comprendre le comportement hydrologique des
MBV de ce genre.
La réussite de ce travail passe par un ensemble
d'étapes dont, la revue bibliographique, les visites d'exploration de la
zone ; la collecte la vérification et le traitement des données
cartographiques et pluviométriques ; la détermination d'un
coefficient de ruissellement pour lier les pluies théoriques à
leurs débits et la hauteur de l'eau au niveau de la section de
contrôle du MBVB. L'étude de quelques épisodes pluvieux
pour une appréciation expérimentale des paramètres
hydrologiques temporels déterminés.
On constate que le MBVB étant d'une forme
quasi-circulaire (KG=1.107), avec une pente moyenne de 40%, accuse un
coefficient de ruissellement de 0,57. Il est drainé par un réseau
hydrographique d'ordre 3, dense de 11.65 km/km2. La géologie
du substratum impose un réseau de type dendritique. Vu les pentes
élevées et le fond érodé des cours d'eau, ce
réseau est très jeune et assez instable. Ce bassin réagit
rapidement aux sollicitations, car on a pu déterminer
expérimentalement des temps de réponse de l'ordre de 11 minutes.
La formule de Venturi a indiqué un temps de concentration de 6,20
minutes alors que l'un des épisodes étudiés en a
accusé 11 mn. La pluie du 15/09/2014, de 43 mm, intense de 18.7 mm/h a
pu générer un écoulement dont la hauteur maximale
était de 22.5 cm au niveau de la section de contrôle qui n'est
haut que de 155 cm. Selon des courbes
Intensité-Durée-Fréquence (IDF) construites à titre
indicatif, la zone peut faire face à des pluies dont les
intensités peuvent aller jusqu'à 510 mm/h et 960 mm/h pour des
pluies maximales quinquennales et centennales respectivement. Toutefois, pour
mieux caractériser ce MBV, il serait important que d'autres
études plus poussées y soient réalisées car les
évènements pluvieux étudiés tombaient dans des
situations tout à fait défavorables à une bonne mise en
évidence du comportement hydrologique du MBVB.
xi
TABLE DES MATIERES
DÉDICACES iv
REMERCIEMENTS v
LISTE DES SIGLES ET ABRVIATIONS vi
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES ANNEXES ix
RESUMÉ x
I.- INTRODUCTION 1
1.1 Généralités 1
1.2 Problématique 2
1.3 Objectifs 3
1.3.1 Objectif général 3
1.3.2 Objectifs spécifiques 3
1.4 Hypothèse de travail 3
1.5. Intérêt de l'étude 4
1.6. Limites du travail 4
II.- REVUE DE LITTÉRATURE 5
2.1. Prévision pour les changements climatiques sur le
plan mondial 5
2.2. Bassin versant 5
2.2.1. Concepts et définition 5
2.2.2. Fonctions d'un bassin versant 6
2.2.3. Caractéristiques physiographiques d'un bassin
versant 6
2.2.4. Délimitation d'un bassin versant 8
2.2.5. Comportement hydrologique d'un bassin versant 8
2.2.6. Caractérisation de la réaction hydrologique
d'un bassin versant 8
XII
2.2.7. Le régime hydrologique du cours principal d'un
bassin versant 9
2.2.8. Variabilité de la pluie au niveau du bassin versant
9
2.2.9. Le temps de concentration d'un bassin versant 9
2.3. Caractéristiques physiques des BV et leurs influences
sur l'écoulement 9
2.3.1. Les caractéristiques géométriques
10
2.3.2. Le réseau hydrographique 11
2.3.3. Les caractéristiques
agro-pédo-géologiques 15
2.4. Traitement statistique des données hydrologiques
16
2.4.1. Choix d'une loi 17
2.4.2. Quelques familles de lois en hydrologie statistiques
17
2.5. Notion d'averse et d'intensités 18
2.5.1. Concepts et définition 18
2.5.2. Intensité d'une averse 19
2.5.3. Courbe Intensité-Durée-Fréquence
(IDF) et construction 19
2.5.4. Temps de retour d'un événement pluvieux
21
III.- PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE 22
3.1. Localisation et délimitation 22
3.2. Occupation de l'espace 22
3.3. Relief 23
3.4. Géologie 24
3.5. Pédologie 24
3.6. Climat 25
3.6.1. Saisons 25
3.6.2. Historique des cyclones et ouragans au niveau de la zone
25
3.6.3. Insolation 26
XIII
3.6.4. Température 26
3.6.5. Pluviométrie 26
3.6.6. Vent 27
3.7. Végétation 27
IV.- METHODOLOGIE DU TRAVAIL 28
4.1. Méthode de travail 28
4.1.1. Recherche bibliographique 28
4.1.2. Visite d'exploration 28
4.1.3. Collecte de données 28
4.1.4. Vérification des données 29
4.1.5. Cartographie et photo-interprétation 29
4.1.6. Analyse et traitement des données
pluviométriques 30
4.1.7. Évaluation des ruissellements 32
4.1.8. Estimation des débits de pointes de pluies
périodiques 33
4.1.9. Construction de la courbe de tarage hauteur-débit
33
4.1.10. Analyse de l'expression des débits
théoriques à la section de contrôle 34
4.2. Matériels utilisés 34
4.2.1. Les équipements de terrain 34
4.2.2. Les équipements de bureau 34
4.2.3. Des logiciels d'exploitation et de traitements des
données 34
V.- RESULTATS ET DISCUSSION 35
5.1. Caractéristiques hydrométéorologiques
de la zone 35
5.1.1. Étude de la pluviométrie au niveau de la
zone 35
5.2. Traitement des données pluviométriques
moyennes et maximales 43
5.2.1. Choix et étude de l'applicabilité des lois
statistiques 43
xiv
5.2.2. Détermination des pluies P5, P10, P25, P50, P100
43
5.3. Les épisodes pluvieux observés au niveau du
MBVB 44
5.4. Principales caractéristiques physiographiques du MBVB
46
5.4.1. Caractéristiques morphométriques du MBVB
46
5.4.2. MNT et courbe hypsométrique 47
5.4.2. Indice de couverture du sol 48
5.4.3. Le réseau hydrographique 49
5.4.5. Les différents sous micro BV de la ravine de
Boulmier 52
5.5. Particularités hydrologiques du MBVB 53
5.5.1.
Description des Sous-MBV et appréciation du coefficient de
ruissellement53
5.5.2. Comportement hydrologique du MBVB face aux épisodes
observés 54
5.5.3. Temps de concentration du MBVB 55
5.5.4. Temps de base (Tb) 55
5.5.5. Temps de montée (TM) 56
5.5.6. Temps de réponse (Tr) 56
5.6. Détermination des débits Q5, Q10, Q25, Q50,
Q100 57
5.7. Essai de construction des courbes I.D.F au niveau du MBVB
58
5.8. La courbe de tarage hauteur-débit à l'exutoire
du MBVB 60
5.9. Les hauteurs HT suivant la courbe de tarage
hauteur-débit 61
VI.- CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS 62
6.1. Conclusion 62
6.2. Recommandations 63
VII.- BIBLIOGRAPHIE 64
ANNEXES 67
xv
1
I.- INTRODUCTION
1.1 Généralités
La dégradation de l'environnement constitue un
problème majeur auquel de nombreux pays font face bien que les
mécanismes favorisant cette dégradation diffèrent d'un
pays à l'autre. Ce phénomène se manifeste dans les pays du
Sud par l'érosion des terres qui, chaque année, conduit à
l'abandon de sept (7) millions d'hectares et à la disparition de dix
(10) millions d'hectares de forêts ombrophiles tropicales (ELISSADE et
DOMINGO, 1994 cité par JOSEPH, 2003), ce qui est la conséquence
de la surexploitation des ressources naturelles.
En Haïti, la déforestation et la pratique des
techniques culturales inadaptées sont souvent considérées
comme les activités anthropiques qui perturbent le plus l'environnement
ou du moins le bassin versant qui est considéré comme
unité de base d'observations des phénomènes de
dégradation de l'environnement. Évidemment, ces actions peuvent
conduire à une série de conséquences directes sur le
milieu physique du bassin versant, telles que l'augmentation de
l'érosion vers les cours d'eau, la modification de l'hydrologie du
bassin versant ainsi que la perturbation du milieu riverain notamment par les
problèmes d'inondations fréquentes (JOSEPH, 2003).
La dégradation des bassins versants correspond à
leur perte de valeur en termes de potentiel de production avec le temps. Elle
s'accompagne de nets changements du comportement hydrologique du système
fluvial qui se traduisent par une diminution de la qualité, de la
quantité et de la régularité du volume d'eau à
l'exutoire. En plus des facteurs anthropiques, elle résulte de
l'interaction de facteurs géographiques et climatiques. Elle conduit
à une accélération de la
dégénérescence écologique, à une restriction
des possibilités économiques et a une intensification des
problèmes sociaux.
2
1.2 Problématique
Haïti est un pays en situation d'extrême
vulnérabilité face aux aléas naturels, et en proie
à de croissantes menaces complexes, fruits de l'interaction entre
menaces naturelles aggravées par la dégradation de
l'environnement, les taux très élevés de pauvreté
et de vulnérabilité sociale de sa population et des
problèmes de gouvernance et de manque de maîtrise de l'espace
rural et urbain. Le pays se trouve confronté à un large spectre
de menaces naturelles d'origine hydrométéorologique (cyclones,
sècheresses) et, de par sa topographie escarpée, est sujette
à une géodynamique particulièrement accentuée, ce
qui provoque de fréquentes inondations, glissements de terrain et
éboulements.
Selon des études conjointes menées par le
Ministère de l'Environnement (MDE), le Ministère de l'Agriculture
des Ressources Naturelles et du Développement Rural et le Bureau des
Mines et de l'Énergie et appuyées par le PNUE (Programme des
Nations Unies pour l'Environnement), les projections des changements
climatiques pour Haïti indiquent des précipitations variant de
-5.9% à -20.0% en 2030 alors qu'en 2060 elles varieront de -10.6%
à -35.8%. Ces scénarios indiquent donc une réduction
drastique des précipitations principalement dans les zones
sèches. Toutefois, on pense que pour les zones très humides comme
le Massif de la Hotte, les précipitations iront en s'augmentant. C'est
pratiquement le jeu des extrêmes provoquant une accentuation des
sécheresses dans les endroits secs et une augmentation de la
pluviosité dans les endroits très humides.
Le Groupe Thématique Environnement
réalisé dans le Cadre de Coopération Intérimaire
(CCI) rapporte que de 1900 à 2003, Haïti a été
victime de 48 catastrophes (16 cyclones et tempêtes, 26 inondations
majeures et 7 sécheresses) provoquées par l'impact de
phénomènes d'origine climatique. Il se trouve qu'Haïti est
située, comme beaucoup de pays voisins des Caraïbes, dans une zone
en proie aux cyclones tropicaux, ces menaces météorologiques
pourraient se voir aggravées dans les prochaines décennies sous
l'effet du changement climatique.
3
Malgré toutes ces menaces qui planent sur notre pays,
les données de base nécessaires à l'analyse des
possibilités de réduction des risques sont presque inexistantes.
Les informations pertinentes caractérisant les unités
hydrologiques du pays sont rares et insuffisantes. C'est dans ce contexte qu'il
a été proposé de réaliser une étude de
caractérisation hydrologique du bassin versant de la ravine de Boulmier
dans le cadre de notre mémoire de fins d'études à la
FAMV.
1.3 Objectifs
1.3.1 Objectif général
Contribuer à une meilleure compréhension du
comportement hydrologique du micro bassin versant de la ravine de Boulmier et
aux efforts de prévention et de réduction des actions des risques
et désastres liés aux inondations récurrentes.
1.3.2 Objectifs spécifiques
Pour atteindre cet objectif premier, on a dû:
Ø Délimiter le MBVB et analyser le
développement du réseau hydrographique;
Ø Mesurer au moment des précipitations, la
hauteur d'eau et la vitesse de l'écoulement à l'exutoire du MBVB
;
Ø Étudier la variation temporelle de la pluie
sur le micro bassin versant ;
Ø Évaluer le coefficient du ruissellement au
niveau du MBV;
Ø Établir la courbe de tarage mettant en
relation la hauteur d'eau et le débit à l'exutoire ;
Ø Établir la relation entre la quantité
de pluie enregistrée et débit à l'exutoire du MBVB
à travers la courbe de tarage ;
Ø Faire des recommandations utiles.
1.4 Hypothèse de travail
La connaissance des caractéristiques hydrologiques du
MBVB peut aider à mieux expliquer la relation pluie-débit au
niveau de son exutoire et de mieux justifier les actions et propositions
d'aménagement de réduction des risques d'inondations.
4
1.5. Intérêt de l'étude
Comme mentionné précédemment, cette
étude se revèle d'une importance capitale dans les domaines de
l'hydrologie ainsi que dans les interventions en matière de
contrôle des risques et désastres relatifs aux
phénomènes hydrométéorologiques. Elle peut aider
à prévoir pour une averse donnée, le débit qui va
transiter à l'exutoire du bassin au bout d'un certain temps. Cette
étude est aussi importante pour des comparaisons à des
études ultérieures sur ce même MBV compte tenu de son
évolution temporelle ou après certaines interventions
1.6. Limites du travail
En raison de l'inexistence de données
pluviométriques spécifiques au MBVB, les données
utilisées proviennent de la station de Cavaillon distante d'environ 5 km
qui elles-mêmes sont révélées manquantes. Pour
l'étude de la pluviométrie, la majeure partie des analyses se
base sur des données générées à cause de
cette manque de données et pour la cartographie, le MNT utilise a
été fait dans le cadre d'une étude récente sur le
MBVB (Mémoire de Benjamin Grellier, 2012) car, on n'a pas pu obtenir un
MNT d'une précision suffisante auprès du CNIGS compte tenu du
fait que c'est un micro bassin. De plus, on n'a pas pu, comme prévu,
étudier correctement la pluie au niveau du MBVB pour la période
d'Avril-Octobre car les appareils fonctionnaient mal au départ. Donc,
cette dernière se fait uniquement sur la période de fin Aout
à Octobre. En raison de ces limitations, les résultats obtenus
peuvent avoir certains écarts par rapport à la
réalité du MBVB étudié. Toutefois, ces quelques
limitations ne sauraient altérer l'importance de ces résultats et
leur validité pour les domaines de l'hydrologie ainsi que dans les
interventions en matière de contrôle des risques et
désastres relatifs aux phénomènes
météorologiques.
Le bassin versant est l'unité de gestion du territoire
pertinente d'un point de vue hydrologique, écologique et
géomorphologique (Chorley, 1969). Il est le cadre
5
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