Modélisation hydrologique du bassin du Zou avec le SIG

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1 Modélisation hydrologique du bassin du Zou avec le SIG
LHME Modélisation hydrologique du bassin du Zou avec le SIG CIDEV ONG Modélisation du bilan hydrologique du bassin du ZOU : estimations actuelle et future (horizon 2025) des ressources en eau dudit bassin Laboratoire d’Hydraulique et de Maîtrise de L’Eau (LHME/FSA/UAC) & CIDEV-ONG, Bénin. Avec l’appui financier du Centre de Recherches pour le Développement International (CRDI), Canada. Prof. Dr. Ir. Luc O. SINTONDJI

2 Plan Introduction Objectifs Milieu d’étude Matériel et méthodes
Paramétrage des données Résultats et Discussion Conclusion et recommandations

3 Introduction Problèmes de dégradation des terres et d’insécurité alimentaire planent sur l’ensemble de la sous-région (Le Barbé et al., 2002). Le rapport de synthèse de la vision nationale de l’eau en l’an 2025 préconise des mesures axées sur une gestion intégrée des ressources en vue de leur sauvegarde et de leur protection, pour garantir leur pérennité dans l’espace et dans le temps (MMEE, 1999).

4 Introduction (suite) Problèmes d’accès à la ressource en eau dans le bassin versant du Zou, rendus difficiles par l’assèchement saisonnier des différents réservoirs, dus aux caractéristiques géomorphologiques et pédologiques du bassin. Les inventaires et estimations prévisionnelles des ressources en eau du bassin ne doivent plus être basés sur la stationnarité du climat (Vissin, 1998) et doivent prendre en compte la variabilité spatio-temporelle des processus physiques à l’échelle du bassin.

5 Introduction (suite) Interpoler, voire extrapoler la physique du bassin, à la fois temporellement et spatialement à l’aide d’un modèle agro-hydrologique Modèle physique semi-distribué SWAT (Soil and Water Assessment Tool), couplé avec les SIG (ArcView GIS et ArcGIS)

6 Objectif général Contribuer à la gestion durable des ressources en eau dans le bassin du Zou en formulant des stratégies de protection, de conservation et de productivité plus accrue des hydrosystèmes du bassin.

7 Objectifs Spécifiques…
Segmenter le bassin en sous-bassins et unités homogènes à partir du MNT, des cartes numériques de sol et du couvert végétal, Evaluer la ressource en eau du bassin à travers la quantification des composantes du cycle hydrologique, tenant compte du changement global, Estimer le taux d’érosion dans le bassin et ce suivant les différentes utilisations des terres,

8 Milieu d’étude Superficie: 6980 Km²
Communes de Savalou, Dassa, Djidja, Glazoué et Bantè Pluviométrie moyenne: 1060 mm/an

9 Milieu d’étude (suite)
Couvert végétal Cultures/Jachères Savanes Arbustives/Arborées Sols Dominants Sols ferrugineux tropicaux, lessivés, à concrétions, sur embréchite Sols hydromorphes lessivés, sur embréchite et gneiss

10 Matériels et méthodes Matériels
Des MNT de résolution 90m élaborés par le SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) de la NASA Carte topographique et d’occupation des terres de l’IGN-2000 au 1/ GPS (Global Positioning System) Des pièges à sédiments Des cylindres métalliques

11 Paramétrage des données
Couches de données

12 Matériels et méthodes (suite)
Infiltration Milieu saturé Ɵ < Ɵc Percolation Ɵ > Ɵc Milieu non saturé Méthode du cheminement avec stockage de Sloan et Moore (1984) Distribution des profondeurs de prise d’eau racinaire et de l’évaporation du sol Ecoulement latéral Recharge des nappes et contribution à l’écoulement total Calcul du Bilan hydrologique CN2 (SCS, 1972) PENMAN (1956) Perméabilité du sol Etat d’humidité du sol Couverture végétal Radiation solaire Humidité de l’air Température Vitesse du vent L’unité spatiale de base au calcul est le HRU (Unité de Réponse Hydrologique) qui est le résultat de la combinaison d’un type de sol et d’un couvert végétal du bassin versant.

13 Mesure et simulation de pertes de terre
Matériels et méthodes (suite) Mesure et simulation de pertes de terre (Wischmeier et al, 1965) (Williams, 1975)

14 Paramétrage des données (suite)
Tables de données

15 Résultats et discussions
Corrélation entre débits observés et simulés du Zou à Atchérigbé au pas de temps mensuel: calibration ( )

16 RESULTATS ET DISCUSSIONS
Corrélation entre débits observés et simulés du Klou à Logozohè au pas de temps mensuel : période calage ( ) Moyennes mensuelles (m3/s) Coefficients d’évaluation Débit observé Débit simulé R2 ME IA 0,72 0,87 0,89 0,99

17 Résultats et discussions (suite)
Bilan hydrologique annuel du Zou : période de calage ( ) Composantes du bilan hydrique Quantités Précipitations totales 1023 mm Ruissellement de surface 75 mm Ecoulement latéral 8 mm Contribution de l’eau souterraine au débit du cours d’eau 71 mm Recharge de l’aquifère profond 17 mm Recharge totale des aquifères (profond et peu profond) 187 mm Lame totale écoulée 152 mm Perte par transmission 2 mm Evapotranspiration réelle 741 mm Variation du stock d’eau du sol 12 mm 7,3% 0,8% 18,3% 72,4% 1,2% Disponibilité en eau du bassin: 1,8 milliards de m3 par an Niveau de maîtrise: m3 par an Besoin minimal: m3 par an

18 RESULTATS ET DISCUSSION (suite)
Bilan hydrologique annuel du Klou: période de calage ( ) Composantes du bilan hydrologique Quantités Précipitations (mm) 1189,1 Ruissellement (mm) 160,72 Contribution de l’aquifère libre à l’écoulement (mm) 110,64 Ecoulement latéral (mm) 0,82 Recharge totale des aquifères (mm) 217,68 Recharge de l’aquifère profonde (mm) 9,14 Evapotranspiration réelle (mm) 819,8 Variation du stock d’eau du sol (mm) -9,92 Perte par transmission (mm) 1,28 Evapotranspiration potentielle (mm) 1543,7 13,5% 18,3% 68,9% -0,8%

19 Résultats et discussions (suite)
Taux annuel moyen perdu dans le Zou: 5,3 tonnes/ha/an Disparités par couvert végétal

20 Disparités par sous-bassin
Résultats et discussions (suite) Disparités par sous-bassin

21 RESULTATS ET DISCUSSION (suite)
Pertes en terre dans le Klou: période de calage ( ) Disparités par sous – bassin Magoumi Zomakidji Kpakpaza Gomè

22 Résultats et discussions
Corrélation entre débits observés et simulés du Zou au pas de temps mensuel: validation( )

23 RESULTATS ET DISCUSSION (suite)
Corrélation entre débits observés et simulés du Klou au pas de temps mensuel : période validation ( ) Moyennes mensuelles (m3/s) Coefficients d’évaluation Débit observé Débit simulé R2 ME IA 1,57 2,13 0,80 0,98 0,99

24 Images du futur !!!

25 Comparaison de la pluviométrie mensuelle (en mm) à la Station de Savalou

26 Comparaison de la pluviométrie mensuelle (en mm) à la Station de Savalou

27 Comparaison de la pluviométrie mensuelle (en mm) à la Station de Savalou

28 Au total, pour la zone d’étude, (Stations pluviométriques de Savalou, Tchetti et Dassa), la pluviométrie moyenne annuelle passe de 1058 mm (2000 à 2005) à 907 mm pour les années 2023 à 2025 selon les scénarios (REMO combiné aux prévisions IPCC) développés. Soit une réduction de la pluviométrie d’environ 10 % L’écoulement total annuel (ruissellement et écoulement souterrain) passe de 267 mm pour les années 2000 à 2005 à 233 mm pour les prévisions de 2023 à 2025 Soit une réduction d’écoulement d’environ 13%

29 Conclusion et recommandations
Le modèle SWAT a permis de bien reproduire l’hydrologie du bassin du Zou; La disponibilité en eau du bassin est importante, largement au dessus des besoins. Mais varie dans l’espace et dans le temps, due aux variabilités climatiques, aux fortes emprises anthropiques et aux conditions édaphiques locales; Les disparités spatiales des flux de sédiments entre sous-bassins et entre types de couvert végétal sont grandes, avec un taux global de l’ordre de 5 tonnes/ha/an;

30 Conclusion et recommandations (suite)
La construction de réservoirs de stockage des eaux superficielles dans les sous-bassins sous forme de réservoirs artificiels constitués de micro-barrages en terre et de mares aménagées destinés à la promotion de l’agriculture, de l’élevage et de la pêche Le traitement des eaux ainsi stockées pour servir à l’approvisionnement en eau de boisson, La réalisation de forages et de puits à grands diamètres associés à des barrages souterrains en amont

31 Conclusion et recommandations (suite)
La mise en place d’ouvrages anti-érosifs, notamment dans les sous bassins du Klou, de l’Otio et du Petit Couffo, La sensibilisation et la formation des populations concernées à l’adoption de techniques de cultures appropriées (plantes de couverture, billons en courbe de niveau…) Pour les études futures la simulation des flux de nutriments (N, P, K) et de polluants associés.

32 Merci de votre Aimable attention