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ECOHYDROLOGIE : CAS EN AFRIQUE DE LOUEST Dr. Harouna KARAMBIRI Dr. Harouna KARAMBIRI Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement.

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1 ECOHYDROLOGIE : CAS EN AFRIQUE DE LOUEST Dr. Harouna KARAMBIRI Dr. Harouna KARAMBIRI Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE) 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso Tel: (226) Fax: (226) Web : www. 2ie-edu.org Atelier scientifique MED FRIEND 11 décembre 2009, Rabat (Maroc)

2 1. Thématiques de FRIEND-AOC N°ThèmesCoordination 1Etiages et Dynamiques des Ecoulements Souterrains Université Cheick Anta Diop de Dakar, Sénégal 2Dynamique des Flux de MatièresCentre de Recherches Hydrologiques (CRH), Yaoundé, Cameroun 3Variabilité des Ressources en EauIRD-HydroSciences/2iE 4Modélisation et Bassins non JaugésUniversité dAbomey Calavi, Bénin 5EcohydrologieUniversité de Lomé, Togo / 2iE 6Base de donnéesUniversité Cheick Anta Diop de Dakar, Sénégal Partenaires du Thème 5 (Ecohydrologie) : Université de Lomé (Togo), Université dAbomey Calavi (Bénin), Université Abdou Moumouni Niamey (Niger), Université de Yaoundé (Cameroun) 2

3 2. Eco-hydrologie: Enjeux et problématique en Afrique de lOuest Ecohydrologie: une science intégrative dont lobjectif est de trouver des solutions aux questions concernant leau, les populations et lenvironnement (Unesco, 2008). On peut la considérer comme une sous-discipline de lhydrologie qui met laccent sur les processus écologiques mis en jeu dans le cycle de leau (Naiman et al., 2007). Elle repose sur lhypothèse que, le contrôle et la régulation des cycles de nutriment et de leau par des processus hydrologiques et biotiques synergiquement intégrés à léchelle dun bassin versant, devraient permettre de rétablir et daméliorer la capacité dabsorption des écosystèmes face à limpact des activités humaines. Daprès Zalewski (1996) 3

4 2. Eco-hydrologie: Enjeux et problématique en Afrique de lOuest (suite) En Afrique de lOuest, la baisse de la pluviométrie depuis ces dernières décennies constitue une véritable préoccupation pour les pays sahéliens pour lesquels la ressource en eau devient une denrée rare et précieuse. Pour ces pays dont l'économie est essentiellement basée sur l'agriculture, tout développement passe nécessairement par une maîtrise et une gestion rationnelle des eaux de surface et souterraines. Conscient donc de ces contraintes climatiques, des pays tel que le Burkina Faso se sont engagés depuis des années dans la grande "bataille de l'eau" par une mobilisation outrance des eaux de surface (construction de milliers de retenues deau). On compte aujourd'hui près de 2000 barrages et retenues d'eau toutes tailles confondues sur le territoire national. Ces retenues d'eau ont pour vocation principales : la production agricole, l'alimentation en eau des populations et du cheptel, la production d'électricité, la préservation et la restauration de l'environnement. 4

5 Carte des retenues d'eau au Burkina 5

6 EnsablementDégradation de la qualité des eaux et eutrophisation Sous dimensionnement suite au changement des normes hydrologiques Conflits d'usages de l'eau Ces retenues d'eau sont soumises aujourd'hui à plusieurs contraintes: Barrage de Tougou (Burkina), photo : H. Karambiri (2iE) Barrage de Bani (Burkina), photo : H. Karambiri (2iE) Barrage de Djibo (Burkina), photo : H. Karambiri (2iE) 6

7 Quelle est la situation du comblement et de la qualité des eaux des petits réservoirs en Afrique de lOuest? Comment prendre en compte la dynamique à l'échelle du bassin versant (occupation des sols, activités humaines et socio- économiques, etc..) dans l'évaluation des risques de comblement de dégradation de la qualité des eaux des petits réservoirs? Importance dune approche écohydrologique et écosystémique à léchelle du bassin versant! Questionnement scientifique 7

8 3. Quelques études de cas et résultats principaux obtenus 8

9 Choix des sites en fonction de : - Documentation - Pluviométrie - Formation géologique - Topographie Tiré de KARAMBIRI (1998) KARAMBIRI H., Étude de l'envasement des barrages au Burkina Faso : Étude de cas. Mémoire d'Ingénieur de l'EIER (Ecole Inter-Etats d'Ingénieurs de l'Equipement Rural), Ouagadougou, Burkina Faso, 125 p. Envasement des retenues deau au Burkina Faso (Karambiri, 1998) A partir dun échantillon de sites, dégager les tendances et définir les paramètres pertinents pour une bonne estimation et une prise en compte efficace de l'envasement. 9

10 SitesPluvi ométr ie (mm) Surface bassin (km²) Pente moyenne (%) Volume retenu (Mm 3 ) Volume de dépôts solides (Mm 3 ) Perte de capacité (%) Gouinré Nagréongo Ouaga n° Salbisgo Thiou Daprès KARAMBIRI (1998) Amélioration de la formule de Grésillon par la prise en compte de deux paramètres (anthropisation h et relief r) pour lestimation de lenvasement des barrages au Burkina. 10

11 11 Envasement de la retenue deau de Tougou au Burkina Faso (Diabri, 2008) Evaluer le niveau de comblement du barrage de Tougou à laide dune méthodologie adaptée

12 MODELE VOLUME DE DEPÔT m3/km 2 /an TOTAL DEPOT 1962 à 2007 en m 3 TAUX DE COMBLEMENT (%) GOTTSCHALK FOURNIER KARAMBIRI EIER-CIEH WALLIINGFORD WISCHMEIER METHODE DES PROFILS (mesures) DIABRI P., Qualité de leau et niveau de comblement du barrage de Tougou (Burkina Faso). Mémoire de Master 2, Institut International dIngénierie de lEau et de lEnvironnement (2iE), Ouagadougou, Burkina Faso, 63 p. Daprès DIABRI (2008) Volume barrage Tougou = 4.3 Mm 3 12

13 Eutrophisation des retenues deau en Afrique de lOuest (Maiga et al. 2006) RetenuesLongitudeLatitudeAnnée de construction Capacité (10 6 m 3 ) Superficie bassin (km 2 ) Domaine climatique Douna 05°05 45 O10°40 48 N Soudanien Toussiana 04°37 11 O10°52 06 N Moussodougou 04°56 50 O10°46 47 N Kanazoé 02°04 50 O13°01 05 N Soudano- Sahélien Yitenga 00°23 00 O12°11 26 N Dakiri 00°16 35 O13°18 03 N Titao 02°03 50 O13°46 31 N Sahélien Thiou 02°39 29 O13°49 13 N Djibo 01°36 57 O14°06 53 N Yalgo 00°16 46 O13°34 46 N Evaluer limportance de la dégradation et du comblement des retenues d'eau par eutrophisation ou transport de solides et les risques liés à ces phénomènes selon les zones climatiques du Burkina Faso. 13

14 Le comblement par transport de solides représente la menace prépondérante pour les plans deau en zone sahélienne; ce risque est plutôt faible en zones soudanienne et soudano sahélienne MAIGA et al., Risques d'eutrophisation et de comblement des retenues deau au Burkina Faso. IAHS Publ. n°308,

15 Les profils verticaux doxygène dissout nont pas révélé de stratification significative Toutes les retenues deau sont oligotrophes (selon le seuil de 5 mg.L -1 doxygène dissous de lOCDE (1982). MAIGA et al., Risques d'eutrophisation et de comblement des retenues deau au Burkina Faso. IAHS Publ. n°308,

16 Teneur en phosphore et en azote plutôt faibles en zone soudanienne. Tendances à des valeurs légèrement plus élevées en zone sahélienne. Ces teneurs ne pas être limitatives dans les activités de photosynthèse. Le risque deutrophisation de grande envergure savère faible pour les plans deau en zone soudanienne et soudano sahélienne, et semble inexistant en zone sahélienne à cause des suspensions solides dans leau qui réduisent la pénétration de la lumière solaire et, par conséquent, limitent le développement dactivité photosynthétique. MAIGA et al., Risques d'eutrophisation et de comblement des retenues deau au Burkina Faso. IAHS Publ. n°308,

17 Cyanobactéries, potentiel toxique et ressources en eau du Burkina Faso (Cecchi et al, 2005) Philippe CECCHI, Robert ARFI et Céline BERGER, CYANOBACTERIES, POTENTIEL TOXIQUE ET RESSOURCES EN EAU DU BURKINA FASO. Rapport de mission, IRD, UNITE DE RECHERCHE 98 «EFFLORESCENCES ALGALES». 35 p. Echantillonner un ensemble de masses deau contrastées susceptibles de recéler des populations différenciées de plusieurs espèces de cyanobactéries à potentiel toxique avéré. 17

18 Il apparaît que les cyanobactéries contribuent de façon très importante aux biomasses phytoplanctoniques dans la majorité des sites (entre 65 et 100% pour 80% des sites). La recherche de toxines sera effectuée sur ces cyanobactéries afin de situer leur niveau de toxicité. Cecchi et al,

19 Relation gestion de l'eau et système écologique sur le bassin versant de Yitenga (Burkina Faso) (Yonkeu et al., 2006) Comprendre comment la présence du barrage et les autres activités anthropiques ont fortement influencé les composantes du milieu naturel du bassin versant de Yitenga et ses environs. YONKEU et al., BARRAGE DE YITENGA, SON BASSIN VERSANT ET SA ZONE DINFLUENCE: relation gestion de l'eau et système écologique. NETWORKING AND CAPACITY BUILDING FOR VOLTA BASIN RESEARCH Novembre 2007, 2iE, Ouagadougou, Burkina Faso 19

20 Occupation des solsSuperficie occupée en 1979 en Ha Superficie occupée en 1993 en Ha Superficie occupée en 2001 en Ha Variation entre 1979 et 2001en ha variation entre 1979 et 2001 en % Ville de Koupela Ville Pouytenga et villages Sol nu Plan deau Zone inondable Riziculture et maraîchage Zone de culture Savane arborée anthropique à espèces utiles Savane arborée anthropique éparse dégradée Savane arbustive Forêt galerie Total Modification des écosystèmes après la construction du barrage (Yonkeu et al., 2006) 20

21 Forte occupation des sols et dégradation rapide de lespace naturel Forte contamination en agents pathogènes issus du péril fécal de leau de consommation Forte prévalence de maladies gastro-intestinales Mise en place dune stratégie concertée de gestion de la pollution dans le BV de Yitenga en phase avec les acteurs locaux 21

22 Distribution, biodisponibilité et bioaccumulation des métaux lourds dans le système lagunaire de Lomé (Togo) (Gnandi et al., 2008) K. GNANDI et al., Distribution, biodisponibilité et bioaccumulation des métaux lourds dans le système lagunaire de Lomé. Com. JOURNÉES SCIENTIFIQUES INTERNATIONALES DE LOMÉ. Évaluer le degré de pollution du système lagunaire par les métaux et les composés organométalliques (distribution des métaux dans les sédiments du système lagunaire, biodisponibilité des métaux, bioaccumulation des métaux dans les poissons) 22

23 Les sources de pollution de la lagune sont : apports des effluents liquides, apports des déchets solides, érosion des sols, écoulements des eaux de pluie, lexiviation des dépotoirs, sources atmosphériques (carburants, essence à plomb, Incinération des ordures ménagères ) Les éléments à forte pourcentage dextraction (Cd, Pb, As, C, Zn, Mn, Fe) sont considérés comme dorigine anthropique et très biodisponibles dans les sédiments. La bioaccumulation des 3 métaux (Pb, As et Cd) chez les espèces analysées (Tilapia et Clarias) est très élevée et dépassent largement les normes fixées par lOMS 23

24 4. Conclusion et perspectives Lécohydrologie comme une nouvelle discipline des sciences de lenvironnement, permet lintégration de lhydrologie et de lécologie dans la gestion durable des ressources en eau. Beauregard,

25 Développer des modèles d'évolution de la qualité des eaux et du comblement des retenues d'eau prenant en compte la dynamique à l'échelle du bassin versant (occupation des sols, activités humaines et socio-économiques, etc..) Application aux zones côtières et estuaires : sédimentation des estuaires bioaccumulation (métaux lourds) dans les sédiments érosion côtière (élévation du niveau de la mer) et impacts sur lenvironnement et les activités socio- économiques pollution et dégradation des zones humides (mangroves et autres écosystèmes côtiers) et impacts sur lhabitat aquatique et la santé humaine 25

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