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Caractérisation du fonctionnement hydrologique et modélisation des processus de crue du bassin versant d'Ambouli en milieux semi-aride volcanique (République de Djibouti)

par Golab Moussa omar

Projet de thèse en Sciences de l'Eau

Sous la direction de Jean-Emmanuel Paturel et de Christian Salles.

Thèses en préparation à l'Université de Montpellier (2022-....) , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec HSM - Hydrosciences Montpellier (laboratoire) depuis le 01-12-2019 .


  • Résumé

    La République de Djibouti est un pays situé dans la région de la corne de l'Afrique (Afrique de l'est), précisément à la jonction entre le Golfe d'Aden et la Mer Rouge. Ce petit pays qui couvre une superficie de 23200 km2 s'étend entre les latitudes 10°9' et 12°7'N et les longitudes 41°8' et 43°4'E. Limitrophe avec l'Ethiopie à l'ouest et au sud, la Somalie au sud-est, l'Erythrée au nord et le Yémen à l'est (séparé par la Mer rouge). Grâce à une géologie d'origine volcanique la République de Djibouti se caractérise par un relief très escarpé qui lui-même se caractérise par une succession de massifs, de plateaux et de plaines. Selon la classification de Koppen la République de Djibouti appartient au pays qui présente un climat tropical aride sur l'ensemble du territoire, et qui se caractérise par l'irrégularité et la faiblesse des précipitations, des températures élevées durant toute l'année, l'absence de cours d'eau pérenne et une évaporation très intense. En effet, le climat du pays se caractérise par deux saisons distinctes : une saison fraiche allant de d'octobre à mars qui se caractérise par des températures plus faibles (entre 22°C et 30°C) et une humidité relativement élevée et une saison chaud qui se traduit par des températures élevées (entre 30°C et 40°C) et un vent sableux, sec et chaud (localement appelé le Khamsin) qui va de juin à septembre, mais cependant séparées par une petite période intermédiaire (avril-mai). Le bassin versant d'Ambouli qui se situe au Sud-Est de la République de Djibouti se présente comme le plus grand bassin versant du district de Djibouti. Il s'étend sur plus de 790 km2 soit 3.4% du territoire national. L'oued Ambouli est l'un des principaux oueds de la République de Djibouti. En effet ce bassin versant présente deux aspects qu'il le rend très importants pour le développement de la ville de Djibouti, d'une part le delta de l'oued dans l'Océan Indien constitue un vaste cône aplati prolongé par une presqu'île corallienne sur lequel est implantée la Ville de DJIBOUTI et d'autre part Le sous-sol de toute la partie inférieure du bassin versant est constitué par un épandage basaltique « récent » de plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur qui contient une nappe aquifère abondante et de bonne qualité, dans laquelle est puisée depuis plusieurs décennies la quasi-totalité de l'eau nécessaire à l'alimentation de la ville de DJIBOUTI (plus de 13 millions de m3 par an à l'heure actuelle, avec une croissance rapide des besoins et une dégradation régulière de la qualité de l'eau). Cet aspect bénéfique a des revers, dont le plus grave est le risque d'inondations par les crues, rares et brèves (quelques heures) mais très violentes et de plus en plus dommageables au fur et à mesure que les infrastructures urbaines se densifient et prennent de la valeur. Plusieurs catastrophes ont eu lieu au cours des dernières décennies, la dernière en date et celle du 13 avril 2004, avec des pertes de vies humaines et de graves dégâts matériels et économiques. D'autre part, de nombreuses activités, traditionnelles ou récemment en expansion rapide, s'exercent de façon plus ou moins intensive sur ce bassin : pastoralisme, extraction de matériaux de construction, transports le long de l'axe routier principal vers l'Ethiopie, voire urbanisation et agriculture irriguée (en particulier dans le secteur du PK 20 le long de la RN 1) Le Gouvernement Djiboutien et les organismes d'aide au développement, notamment la Délégation Régionale de la Commission Européenne, sont conscients de cette situation depuis longtemps et ont manifesté clairement depuis quelques années l'urgence de faire les aménagements nécessaires pour la contrôler au plus vite, en priorité sous les deux aspects principaux évoqués ci-dessus : la protection contre les crues et l'alimentation en eau de la ville et du port de DJIBOUTI. En effet quelques études furent réaliser, principalement par la coopération hydrogéologique allemande (CHA) et suivie dans le temps par le Centre d'études et de recherche de Djibouti (CERD). Ce travail consistera à : - Décrire les caractéristiques morphométriques grâce à l'imagerie spatiale et aux modèles numérique de terrain, et également les caractéristiques géologiques dans la zone d'étude de ce bassin versant (en milieu volcanique aride à semi-aride.). - Evaluer les différents composantes du bilan hydrique (précipitation, température, évapotranspiration, écoulement et infiltration) afin d'effectuer une évaluation du bilan hydrologique de ce bassin versant. - Effectuer une analyse hydrogéologique afin de comprendre le processus de recharge de la nappe et d'également pouvoir l'évaluer. Cette étape du travail est assez importante du fait que cette nappe (nappe de Djibouti) est utilisée pour l'alimentation en eau potable dans tout la capitale - Décrire le régime hydrologique du bassin versant de l'oued d'Ambouli en' y intégrant les caractéristiques des crues et leur analyse fréquentielle - Déterminer et appliquer un modèle hydrologique avec une méthode déterministe qui permet de comprendre la nature et le rôle des différents processus mis en jeu mais également avec une approche structuraliste qui visera à étudier l'intégralité du bassin versant de manière systématique. - Proposer un plan de gestion et de prévention contre les risques d'inondation car le plan d'occupation à l'aval de l'oued d'Ambouli ne cesse d'évoluer durant les dix dernières années ce qui engendre une augmentation des enjeux économiques et humains durant une inondation.

  • Titre traduit

    Characterization of the hydrological functioning and modeling of flood processes in the Ambouli watershed in semi-arid volcanic environments (Republic of Djibouti)


  • Résumé

    The Republic of Djibouti is a country located in the Horn of Africa region (East Africa), precisely at the junction between the Gulf of Aden and the Red Sea. This small country covering an area of ​​23200 km2 extends between latitudes 10 ° 9 'and 12 ° 7'N and longitudes 41 ° 8' and 43 ° 4'E. Bordering with Ethiopia to the west and south, Somalia to the southeast, Eritrea to the north and Yemen to the east (separated by the Red Sea). Thanks to a geology of volcanic origin the Republic of Djibouti is characterized by a very steep relief which itself is characterized by a succession of massifs, plateaus and plains. According to the Koppen classification the Republic of Djibouti belongs to the country which presents a tropical arid climate on the whole territory, and which is characterized by the irregularity and the weakness of the precipitations, the high temperatures during all the year, the absence of perennial stream and very intense evaporation. Indeed, the country's climate is characterized by two distinct seasons: a cool season from October to March characterized by lower temperatures (between 22 ° C and 30 ° C) and a relatively high humidity and a season warmth which results in high temperatures (between 30 ° C and 40 ° C) and a sandy, dry and hot wind (locally known as Khamsin) that runs from June to September, but separated by a small intermediate period (April- may). The Ambouli watershed in the south-east of the Republic of Djibouti is the largest watershed in the Djibouti district. It covers more than 790 km2 or 3.4% of the national territory. Wadi Ambouli is one of the main wadis of the Republic of Djibouti. Indeed, this watershed has two aspects that make it very important for the development of the city of Djibouti, on the one hand the delta of the wadi in the Indian Ocean constitutes a large flattened cone extended by a peninsula. coral reef on which is located the City of DJIBOUTI and secondly The basement of the entire lower part of the watershed is constituted by a 'recent' basaltic spreading several tens of meters thick which contains an abundant aquifer and of good quality, which has been used for several decades for almost all the water needed for the food of the city of DJIBOUTI (more than 13 million m3 per year at the present time, with a rapid growth of needs and a steady deterioration in water quality). This beneficial aspect has setbacks, the most serious of which is the risk of flooding by floods, rare and brief (a few hours) but very violent and more and more damaging as urban infrastructures become denser and more difficult. value. Several disasters have occurred in recent decades, the most recent and the one of 13 April 2004, with loss of life and serious material and economic damage.   On the other hand, many activities, traditional or recently rapidly expanding, are more or less intensive in this basin: pastoralism, extraction of building materials, transport along the main road to Ethiopia , or even urbanization and irrigated agriculture (especially in the PK 20 sector along the RN 1) The Government of Djibouti and development aid agencies, particularly the Regional Delegation of the European Commission, have been aware of this situation for a long time and have clearly shown in recent years the urgency of making the necessary arrangements to control it as soon as possible. in priority under the two main aspects mentioned above: the protection against floods and the water supply of the city and the port of DJIBOUTI. Indeed some studies were realized, mainly by the German hydrogeological cooperation (CHA) and followed in time by the Center of studies and research of Djibouti (CERD). This work will consist in: - Describing the morphometric characteristics thanks to the spatial imagery and the numerical models of ground, and also the geological characteristics in the study zone of this watershed (in arid volcanic medium to semi-arid.). - Evaluate the different components of the water balance (precipitation, temperature, evapotranspiration, flow and infiltration) in order to make an evaluation of the hydrological balance of this watershed. - Perform a hydrogeological analysis in order to understand the process of recharging the aquifer and also to evaluate it. This stage of work is quite important because this groundwater (Djibouti aquifer) is used for the supply of drinking water throughout the capital - Describing the hydrological regime of the watershed of Ambouli wadi by integrating the characteristics of floods and their frequency analysis - Determine and apply a hydrological model with a deterministic method that makes it possible to understand the nature and the role of the various processes involved, but also with a structuralist approach that will aim to study the entire watershed systematically. - Propose a management plan and prevention against flood risks because the occupancy plan downstream of Ambouli wadi continues to evolve during the last ten years which leads to an increase in economic stakes and humans during a flood.