Variabilité pluviométrique et dynamique hydro-sédimentaire du bassin versant du complexe fluvio-lagunaire Mono-Ahémé-Couffo (Afrique de l'ouest)

par Ernest Amoussou

Thèse de doctorat en Géographie

Sous la direction de Jocelyne Perard et de Pierre Camberlin.

Soutenue le 11-05-2010

à Dijon, dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé, STIC (Dijon), en partenariat avec Centre de Recherches de Climatologie (Dijon) (laboratoire) .

Le président du jury était Gil Mahe.

Le jury était composé de Lucien Marc Oyede, Philippe Amiotte Suchet.

Les rapporteurs étaient Michel Boko.


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse est de mettre en évidence la relation climat/bilan hydrologique. Pour une meilleure analyse de la relation pluie/débit, une spatialisation pluviométrique est faite à partir de l’interpolation, en tenant compte de l’altitude et des coordonnées géographiques des stations.L’impact de la variabilité pluvio-hydrologique et de la dynamique des états de surface sur la sédimentation est aussi examiné.La variabilité des écoulements et la dynamique sédimentaire dans le bassin-versant Mono-Ahémé-Couffo pendant la période 1961-2000 dans un contexte de gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) ont été analysées, en fonction des lames d’eau précipitées, des effets de lâchers d’eau du barrage de Nangbéto mis en service depuis septembre 1987, de la dynamique des états de surface et du substratum géologique (socle et grès) en place. L’approche combinée de l’utilisation des données météorologiques, hydrologiques, d’occupation du sol, sédimentologiques, associées aux études antérieures et aux observations de terrain, ont permis de développer des méthodes statistiques efficaces pour atteindre les objectifs fixés pour cette étude.Les résultats montrent que les déficits pluviométriques des décennies 1970 et 1980 ont multiplié par 4les déficits de l’écoulement, avec pour conséquence un déficit de la recharge. Mais, avec la légère reprise pluviométrique (3 %) de 1988 à 2000 par rapport à la sous-période 1965-1987, on assiste à un excédent d’écoulement de 0,1 % sur le Couffo et 37 % sur le Mono. Les effets du barrage de Nangbéto se traduisent par une augmentation de 97 % des débits d’étiage alors que les débits de crue ont connu une baisse de 3 %. Ceci montre le rôle joué par le barrage de Nangbéto sur le débit d’écoulement et l’atténuation des inondations et par conséquent une pérennisation de l’écoulement en aval du bassin.L’utilisation du modèle GR2M se révèle assez efficace à simuler les débits moyens malgré l’influence des lâchers d’eau du barrage de Nangbéto.En revanche les faibles coefficients d’écoulement et la faible corrélation entre écoulement et recharge,montrent que la précipitation ne constitue pas le seul paramètre expliquant le fonctionnement hydrologique du bassin, mais qu’interviennent aussi le substratum géologique et les états de surface.Ces derniers déterminent l’aptitude des sols à l’infiltration, au ruissellement et à l’érosion. De 1956 à2000, on note une évolution régressive des formations végétales naturelles au profit des formations anthropiques, du fait des pratiques agricoles. Cette pression humaine a entraîné une diminution de plus de 60 % des formations de forêts et de savanes arborées, qui jouent un rôle modérateur sur l’écoulement, facilitent l’infiltration et ralentissent les apports solides vers les lits des cours d’eau.Leur dégradation entraînerait donc une augmentation de l’écoulement et de l’évaporation au détriment de l’infiltration, accélérant le déficit des réservoirs souterrains ainsi que l’érosion et donc la sédimentation.À cet effet, la variation pluvio-hydrologique, associée à la dégradation actuelle des unités paysagiques, a contribué à l’augmentation des charges solides dans le bassin, dont les plus importantes parviennent au lit en période des hautes eaux, et occupent seulement 8 % de ce temps.Ces apports sont à la fois d’origine continentale et marine, dont les plus importants sont ceux drainés par les cours d’eau. Ils ont contribué à la réduction des superficies des plans d’eau de 4 % dans la basse vallée. Avec les apports du Mono avant la construction du barrage de Nangbéto, le système lagunaire se comble de 1,6 mm.an-1 et pourrait engendrer, la destruction de la biocénose et donc la disparition des ressources halieutiques.

  • Titre traduit

    Rainfall variability and hydro-sedimentary dynamics of the catchment of the complex river-lagoon Mono-Aheme-Couffo (West Africa)


  • Résumé

    This thesis aims to highlight the relationship between climate and water balance process on the basin of the complex river-lagoon Mono-Aheme-Couffo. A better analysis rain/flow is made using rainfall spatialization from interpolation, taking into account altitude and geographical coordinates of hydrometeorological stations. Also, pluvio-hydrological variability and surface states dynamics impacts on sedimentation are examined. Runoff variability and sediment dynamics in the watershed Mono-Aheme-Couffo over the period 1961-2000 in a context of integrated water resources management (IWRM) were analyzed according to the rainfall depths, effects of water releases from the Nangbeto dam operational since september 1987,the dynamic of surface state and geological bedrock (crystalline basement and sandstone). Thisapproach combined the use of meteorological, hydrological, land use land cover, sedimentological data, associated with a previous studies and field observations data have enabled us to develop efficient statistical methods for achieving the objectives of this study.The results show that rainfall deficits of the 1970s and 1980s have multiplied by 4 deficit of flow, due to recharge lack. But, slight high rainfall (3%) of 1988-2000 period compared to the sub-period 1965-1987, caused an excess flow of 0.1 % on Couffo basin and 37 % on Mono basin. Effects of the dam Nangbeto result in an increase of 97 % of low flows whereas rising flows fall of 3 %. This shows the role of the dam Nangbeto on stream flow and flood reduction and consequently perpetuation of the flow on the downstream of the basin. The GR2M model proves effective enough to simulate the average flows despite the influence of water releases from the dam Nangbeto.In contrast, the low runoff coefficients and the low correlation between runoff and recharge, show that precipitation is not the only factor explaining the hydrological basin functioning, but also geological bedrock and surface conditions play also key role. These determine the suitability of soils for infiltration, runoff and erosion. From 1956 to 2000, there was a regressive evolution of natural forestland and increase of agriculture land. Human pressure on the catchments induce decrease of over60 % of the forest and savannah land, which play a moderating role on the flow, make easier infiltration and reduce sediment transport towards the rivers beds. Natural vegetation degradation could only lead to runoff and evaporation increase, decrease of infiltration and groundwater shortage and so accelerated erosion and sedimentation process.To this effect, pluvio-hydrological change linked to land use land cover change has contributed to increase of sediment transport which largest part reach the river bed during the period of high waterhold only 8 % of this time. These solid charge contributions are both marine and continental origins;the most important are drained by rivers. They have contributed to the water bodies area reduction of 4 % in the lower valley. Mono sediment inputs before the dam Nangbeto drive the lagoon system closing of 1.6 mm/year and could cause the biocenose destruction and therefore disappearance of fishstocks.

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