ECOHYDROLOGIE : ECOHYDROLOGIE : CAS EN AFRIQUE DE L’OUESTCAS EN AFRIQUE DE L’OUEST

  Dr. Dr. Harouna KARAMBIRIHarouna KARAMBIRIInstitut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE)

01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina FasoTel: (226) 50 49 28 00 Fax: (226) 50 49 28 01

E-mail : harouna.karambiri@2ie-edu.orgWeb : www. 2ie-edu.org

Atelier scientifique MED FRIEND11 décembre 2009, Rabat (Maroc)

1. Thématiques de FRIEND-AOC1. Thématiques de FRIEND-AOC

N° Thèmes Coordination1 Etiages et Dynamiques des Ecoulements

SouterrainsUniversité Cheick Anta Diop de Dakar, Sénégal

2 Dynamique des Flux de Matières Centre de Recherches Hydrologiques (CRH), Yaoundé, Cameroun

3 Variabilité des Ressources en Eau IRD-HydroSciences/2iE4 Modélisation et Bassins non Jaugés Université d’Abomey Calavi,

Bénin5 Ecohydrologie Université de Lomé, Togo / 2iE6 Base de données Université Cheick Anta Diop de

Dakar, Sénégal

Partenaires du Thème 5 (Ecohydrologie) : Université de Lomé (Togo), Université d’Abomey Calavi (Bénin), Université Abdou Moumouni Niamey (Niger), Université de Yaoundé (Cameroun)

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2. Eco-hydrologie: Enjeux et 2. Eco-hydrologie: Enjeux et problématique en Afrique de l’Ouestproblématique en Afrique de l’Ouest Ecohydrologie: une science intégrative dont l’objectif est de trouver des solutions aux questions concernant l’eau, les populations et l’environnement (Unesco, 2008). On peut la considérer comme une sous-discipline de l’hydrologie qui met l’accent sur les processus écologiques mis en jeu dans le cycle de l’eau (Naiman et al., 2007).

Elle repose sur l’hypothèse que, le contrôle et la régulation des cycles de nutriment et de l’eau par des processus hydrologiques et biotiques synergiquement intégrés à l’échelle d’un bassin versant, devraient permettre de rétablir et d’améliorer la capacité d’absorption des écosystèmes face à l’impact des activités humaines.

D’après Zalewski (1996)

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2. Eco-hydrologie: Enjeux et 2. Eco-hydrologie: Enjeux et problématique en Afrique de l’Ouest problématique en Afrique de l’Ouest (suite)(suite) En Afrique de l’Ouest, 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 d’eau). 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.

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Carte des retenues d'eau au Burkina

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Ensablement Dégradation 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 Tougou (Burkina), photo : H. Karambiri (2iE)

Barrage de Bani (Burkina), photo : H. Karambiri (2iE) Barrage de Djibo (Burkina), photo : H. Karambiri (2iE) 6

Quelle est la situation du comblement et de la qualité des eaux des petits réservoirs en Afrique de l’Ouest?

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 d’une approche écohydrologique et écosystémique à l’échelle du bassin versant!

Questionnement scientifique

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

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Choix des sites en fonction de :

- Documentation- Pluviométrie- Formation géologique- Topographie

Tiré de KARAMBIRI (1998)

KARAMBIRI H., 1998. 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 d’eau au Burkina Faso (Karambiri, 1998)

A partir d’un échantillon de sites, dégager les tendances et définir les paramètres pertinents pour une bonne estimation et une prise en compte efficace de l'envasement .

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Sites Pluviométrie (mm)

Surface bassin (km²)

Pente moyenne

(%)

Volume

retenu (Mm3)

Volume de dépôts solides (Mm3)

Perte de capacité

(%)

Gouinré 619 151 2 19.88 1. 28 6.4

Nagréongo 754 72 0.5 1.01 0.0625 6.2

Ouaga n°2 754 65 0.3 2.62 0.1575 6.0

Salbisgo 760 160 0.2 3.42 0.090 2.6

Thiou 619 328 1 3.15 0.15 4.8

D‘après KARAMBIRI (1998)

Amélioration de la formule de Grésillon par la prise en compte de deux paramètres (anthropisation h et relief r) pour l’estimation de l’envasement des barrages au Burkina.

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11

Envasement de la retenue d’eau de Tougou au Burkina Faso (Diabri, 2008)

Nakambe basin properties

Area: 40 836 km²

Global slope index: 0.46 m/km

Altitude: [60 m – 530 m]

Average altitude: 270 m

Longitudinal slope of the river: 0.1 m/km

Sahelian climate

P < 600 mm

North soudanian climate

P > 600 mm

P < 900 mm

Kilometer

* Hydrometric stationNakambé riverNakambé basin

Burkina Faso

Tougou

Evaluer le niveau de comblement du barrage de Tougou à l’aide d’une méthodologie adaptée

MODELE VOLUME DE

DEPÔT

m3/km2 /an

TOTAL DEPOT

1962 à 2007 en m3

TAUX DE

COMBLEMENT

(%)

GOTTSCHALK 141 2 791 800 66

FOURNIER 840 16 632 000 390

KARAMBIRI 145 2 871 000 67

EIER-CIEH 252 4 989 600 117

WALLIINGFORD 157 4 676 000 110

WISCHMEIER 170 2 889 600 68

METHODE DES

PROFILS (mesures)

123 2 435 400 57

DIABRI P., 2008. Qualité de l’eau et niveau de comblement du barrage de Tougou (Burkina Faso). Mémoire de Master 2, Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE), Ouagadougou, Burkina Faso, 63 p.

D‘après DIABRI (2008)Volume barrage Tougou = 4.3 Mm3

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Eutrophisation des retenues d’eau en Afrique de l’Ouest (Maiga et al. 2006)

Retenues Longitude Latitude Année de construction

Capacité(106 m3)

Superficie bassin (km2)

Domaine climatique

Douna 05°0545O 10°4048N 1987 37.5 680 Soudanien Toussiana 04°3711O 10°5206N 1982 6.1 130Moussodougou 04°5650O 10°4647N 1991 38 560Kanazoé 02°0450O 13°0105N 1994 75 - Soudano-

Sahélien Yitenga 00°2300O 12°1126N 1987 3.35 100Dakiri 00°1635O 13°1803N 1960 10.5 2300Titao 02°0350O 13°4631N 1951 3.7 400 Sahélien Thiou 02°3929O 13°4913N 1981 4.3 328Djibo 01°3657O 14°0653N 1970 2.2 610Yalgo 00°1646O 13°3446N 1954 10 8175

Evaluer l’importance 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.

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

ME

S e

n m

g/l

Fig.4 Tendance évolutive des MES en fonction des zones climatiques

Zone Sahélienne Zone

Soudanienne Zone Soudano-

Sahélienne

0

50

100

150

200

250 Zone Soudanienne

Zone Soudano- Sahélienne

Zone Sahelienne

Le comblement par transport de solides représente la menace prépondérante pour les plans d’eau en zone sahélienne; ce risque est plutôt faible en zones soudanienne et soudano sahélienne

MAIGA et al., 2006. Risques d'eutrophisation et de comblement des retenues d’eau au Burkina Faso. IAHS Publ. n°308, 606-611

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Les profils verticaux d’oxygène dissout n’ont pas révélé de stratification significative

Toutes les retenues d’eau sont oligotrophes (selon le seuil de 5 mg.L-1 d’oxygène dissous de l’OCDE (1982).

MAIGA et al., 2006. Risques d'eutrophisation et de comblement des retenues d’eau au Burkina Faso. IAHS Publ. n°308, 606-611

0

2

4

6

8

10

12

14

Oxy

gène

dis

sous

(m

g/l)

S

F

S 11,3 10,5 11,3 10,3 7,75 8,29 13 11,3 9,4 10,6

F 11 11 11 10,3 7,54 8,4 12 10,39

Douna Touss Mouss Kanaz Yitenga Dakiri Titao Thiou Djibo Yalgo

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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 d’eutrophisation de grande envergure s’avère faible pour les plans d’eau en zone soudanienne et soudano sahélienne, et semble inexistant en zone sahélienne à cause des suspensions solides dans l’eau qui réduisent la pénétration de la lumière solaire et, par conséquent, limitent le développement d’activité photosynthétique.

MAIGA et al., 2006. Risques d'eutrophisation et de comblement des retenues d’eau au Burkina Faso. IAHS Publ. n°308, 606-611

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Douna Touss Mouss Kanaz Y itenga Dakiri Titao Thiou Djibo Yalgo

P-PO43- S

P-PO43- F

N-NH4+ S

N-NH4+ F

N-NO3- S

N-NO3- F

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Cyanobactéries, potentiel toxique et ressources en eau du Burkina Faso (Cecchi et al, 2005)

Philippe CECCHI, Robert ARFI et Céline BERGER, 2005. 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 d’eau contrastées susceptibles de recéler des populations différenciées de plusieurs espèces de cyanobactéries à potentiel toxique avéré.

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Il apparaît que les cyanobactéries contribuent defaçon 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, 2005 18

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., 2006.BARRAGE DE YITENGA, SON

BASSIN VERSANT ET SA ZONE D’INFLUENCE: relation

gestion de l'eau et système écologique . NETWORKING AND CAPACITY BUILDING

FOR VOLTA BASIN RESEARCH. 19 -21 Novembre

2007, 2iE, Ouagadougou, Burkina Faso 19

Occupation des sols Superficie 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 115 207 1663 +1548 +1346

Ville Pouytenga et villages

90 182 958 +868 +964

Sol nu 186 292 257 +71 +38

Plan d’eau 24 152 131 +107 +446

Zone inondable 491 217 217 -274 -56

Riziculture et maraîchage

10 61 79 +69 +690

Zone de culture 12 266 11 207 9 483 -2 783 -23

Savane arborée anthropique à espèces utiles

0 543 540 +560 -

Savane arborée anthropique éparse dégradée

0 466 1 206 +1 206 -

Savane arbustive 822 781 781 -41 -5

Forêt galerie 54 42 42 -12 -22

Total 14 058 14 150 15 357

Modification des écosystèmes après la construction du barrage

(Yonkeu et al., 2006) 20

Forte occupation des sols et dégradation rapide de l’espace naturel

Forte contamination en agents pathogènes issus du péril fécal de l’eau de consommation

Forte prévalence de maladies gastro-intestinales

Mise en place d’une stratégie concertée de gestion de la pollution dans le BV de Yitenga en phase avec les acteurs locaux

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Distribution, biodisponibilité et bioaccumulation des métaux lourds dans le système lagunaire de Lomé (Togo) (Gnandi et al., 2008)

K. GNANDI et al., 2008. 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)

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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 d’extraction (Cd, Pb, As, C, Zn, Mn, Fe) sont considérés comme d’origine 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 l’OMS

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4. Conclusion et perspectives4. Conclusion et perspectives

L’écohydrologie comme une nouvelle discipline des sciences de l’environnement, permet l’intégration de l’hydrologie et de l’écologie dans la gestion durable des ressources en eau.

Beauregard, 2002

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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 l’environnement et les activités socio-économiques

pollution et dégradation des zones humides (mangroves et autres écosystèmes côtiers) et impacts sur l’habitat aquatique et la santé humaine

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