Analyse hydrométéorologique des crues dans le bassin-versant du Mono en Afrique de l'Ouest avec un modèle conceptuel pluie-débit

La récurrence d’anomalies extrêmes des précipitations entraînant des inondations ou des sécheresses est une composante normale de la variabilité naturelle du climat. Les effets néfastes des inondations ces dernières années ont de fortes incidences socioéconomiques et écologiques et ont entraîné des pertes en vies humaines et des dégâts matériels. La vulnérabilité à ces aléas naturels est élevée en Afrique de l’Ouest et dans le bassin du Mono en particulier, où les populations ont tendance à occuper de plus en plus les zones les plus exposées. L’objectif de cette étude est d’analyser la dynamique hydrométéorologique du bassin et la distribution des crues entrantes au barrage de Nangbéto grâce au modèle hydrologique GR4J au pas de temps quotidien pour apprécier les risques d’inondation dans la basse vallée du fleuve.

Les données utilisées couvrent la période 1961 à 2010. Il s’agit des débits journaliers (m3.s-1), de l’évapotranspiration (mm/jour, calculé selon la méthode FAO) et les précipitations moyennes sur le bassin (mm/jour). Les différentes méthodes d’interpolation spatiale des pluies ont été testées (linéaire, krigeage, cubique, Thiessen, moyenne simple). Le modèle GR4J a servi à la modélisation des crues en amont et en aval du barrage de 1988 à 2010 pour apprécier les effets du barrage.

Les résultats montrent une variation des précipitations marquée par une augmentation des maxima annuels journaliers suivies d’une augmentation de l’ETP. Les débits enregistrés en sortie du barrage de Nangbéto sont équivalents à ceux enregistrés en entrée, en particulier lors de crues, montrant le faible rôle de régulation du barrage et la capacité très réduite de la retenue d’eau. Les maximums annuels de débits entrants au barrage peuvent être modélisés par une distribution des valeurs extrêmes (GEV) de type Fréchet, tandis que ceux mesurés en sortie du barrage suivent une loi GEV de type Weibull (bornée). Le mécanisme dominant de génération des crues dans le bassin est la montée progressive des eaux associée à l’augmentation de la saturation des sols, plutôt que des épisodes isolés de précipitations. L’analyse des débits de crue entre 1988 et 2010 a montré une absence d’augmentation de la magnitude des crues durant cette période. Enfin l’efficacité du modèle GR4J à reproduire les débits de crues a été testée montrant que les crues observées sont bien simulées en période calage. Cependant, des tests de validation sur plusieurs périodes présentant des caractéristiques climatiques différentes montrent une dégradation des critères de performance du modèle au fur et à mesure qu’on s’éloigne de la période de calage, montrant l’instabilité des paramètres du modèle dans le temps. Dans ces conditions, l’utilisation d’un tel modèle pour évaluer les risques futurs de crues serait hasardeuse et il est nécessaire d’envisager d’autres types d’approches.

L'auteur

Enseignant-chercheur en Géographie physique appliquée à l’Université de Parakou (Bénin), titulaire d’une thèse de doctorat unique de l’Université de Bourgogne en 2010 axée sur « Variabilité pluviométrique et dynamique hydro-sédimentaire dans l’hydrosystème Mono-Couffo (Bénin/Togo) ». Membre actif et chercheur au Laboratoire Pierre Pagney : Climat, Eau, Ecosystèmes et Développement (LACEEDE), Université d’Abomey-Calavi. Chargé des cours en : ‘’hydrologie’’, ‘’statistique’’ et ‘’modèles de recherche en sciences environnementales’’. Chargé également de cours en : ‘’Hydroclimatologie’’, ‘’Hydrosphère, géosphère et biosphère’’, ‘’Risques et catastrophes naturels et humains’’, ‘’Impacts des changements climatiques sur la dynamique des eaux de surface’’, ‘’Hydrosystème et bassin versant’’ et ‘’Gestion Intégrée des Ressources en Eau’’. En outre, membre du comité de rédaction de la revue Climat et Développement de l’Université d’Abomey-Calavi.

Le texte

Ce texte a été rédigé dans le cadre d’une bourse Fernand Braudel IFER, du 30 avril au 30 septembre 2012 puis du 15 février au 15 juin 2013, au sein du laboratoire HydroSciences Montpellier (HSM), Université Montpellier2.

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