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Intégration de la variabilité spatio-temporelle des états de surface dans la modélisation des ressources en eau du fleuve Niger.

Congress: 2008
Author(s): S. Ardoin-Bardin, D. Ruelland, G. Mahé, A. Dezetter, J.E. Paturel , E. Servat
HydroSciences Montpellier Université Montpellier II Place E. Bataillon, CC MSE 34095 Montpellier cedex 5 France tel: +33 4 67 14 90 42 fax: + 33 4 67 14 47 74 e-mail: ardoin@msem;univ-montp2.fr

Keyword(s): modélisation hydrologique, capacité en eau du sol, coefficient de ruissellement, états de surface, fleuve Niger
AbstractLe changement climatique et son influence sur l’environnement et la société est au cœur des préoccupations politiques et scientifiques actuelles. Pour des régions déjà fragilisées telles que l’Afrique de l’Ouest, la question est vitale. Dans les régions soudano-sahéliennes, malgré une diminution démontrée de la pluviométrie, plusieurs bassins versants ont vu leurs écoulements augmenter. La raison principale avancée pour expliquer ces augmentations d’ écoulements est l’évolution des états de surface due à la variabilité climatique à long terme et à l’impact de l’ anthropisation sur l’environnement. Cette étude vise donc à améliorer la modélisation des ressources en eau du bassin du fleuve Niger en intégrant la variabilité spatio-temporelle des états de surface. Le modèle pluie-débit (GR2M) utilisé dans ce cadre a montré une grande sensibilité à ce type de données, assimilables à une capacité en eau du sol (WHC). Les données WHC ont été tirées de la carte FAO des sols et sont initialement fixes dans le temps. Or des travaux récents ont montré que les performances des modèles sont améliorées par l’utilisation d’un fichier de données WHC évolutives dans le temps, suivant l’évolution de l’occupation du sol selon trois classes : sol nu, végétation naturelle (y compris jachères) et sols cultivés. La cartographie des états de surface du bassin versant du fleuve Niger à Koulikoro (Mali) a été réalisée à l’aide d’images Landsat, pour les périodes 1975, 1985 et 2000, selon une typologie en 7 classes (eau, sols nus, sols faiblement végétalisés, savanes arbustives, savanes arborées, forêts sèches, forêts denses). Nous avons donc procédé à des regroupements de classes, afin de pouvoir les intégrer dans la modélisation. Par ailleurs, on trouve dans la littérature, des coefficient de ruissellement sur des zones types correspondant aux trois classes citées plus haut. Ces données nous permettent de générer les modifications des WHC, en reliant l’augmentation du coefficient de ruissellement et la diminution de l’infiltration à l’ occupation des sols. On constate que les variations des états de surface sont très faibles entre 1975 et 2000 : diminution de la végétation naturelle au profit des surfaces cultivées et des sols nus, engendrant une diminution de la WHC moyenne sur le bassin de 175 mm à 172.75 mm (au lieu d’une WHC fixe de 182 mm). En termes de modélisation hydrologique, on remarque une très légère dégradation du critère de Nash. De plus, l'emploi des fichiers évolutifs ne permet pas de mieux reconstituer les hydrogrammes. Ces résultats montrent qu'une modification des fichiers WHC par une révision à la baisse de leurs valeurs d'origine ne permet pas d'accroître les performances du modèle GR2M. Cette méthode, qui avait été appliquée avec succès au bassin versant du Nakambé (Burkina Faso) à partir de couvertures partielles et hétérogènes, n’apporte pas d’aussi bons résultats en zone soudano-sahélienne. L’approche de la variabilité spatiale des états de surface par analyse d’images Landsat combinée aux informations de changement d’écoulement ne permet pas d’améliorer la modélisation hydrologique. Cette approche développée en contexte typiquement sahélien ne peut être étendue à un niveau régional et de manière plus systématique.
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