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MEMOIRE DE FIN D’ETUDE D’INGENIEUR DE L’EQUIPEMENT RURAL Présenté par : Idrissa MAMADOU CHERIF MEMBRES DU JURY M. Babacar DIENG Président M. Harouna KARAMBIRI Encadreur M. Amadou Lamine MAR Membre M. Alain KENOUCH Membre Thème : BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES ECOULEMENTS DU BASSIN VERSANT DU KOU UTER : GVEA Soutenu le 22 - 06 - 2006 DIRECTION DES ETUDES ET DES SERVICES ACADEMIQUES

BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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Page 1: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

MEMOIRE DE FIN DrsquoETUDE DrsquoINGENIEUR

DE LrsquoEQUIPEMENT RURAL

Preacutesenteacute par

Idrissa MAMADOU CHERIF

MEMBRES DU JURY

M Babacar DIENG Preacutesident

M Harouna KARAMBIRI Encadreur

M Amadou Lamine MAR Membre

M Alain KENOUCH Membre

Thegraveme

BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

ECOULEMENTS DU BASSIN VERSANT

DU KOU

UTER GVEA

Soutenu le 22 - 06 - 2006

DIRECTION DES ETUDES ET DES SERVICES

ACADEMIQUES

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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TABLE DES MATIERES

RESUME REMERCIEMENTS DEDICACE TABLE DES MATIERES 1 LISTE DES FIGURES 4 LISTE DES TABLEAUX 9 LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS10 INTRODUCTION GENERALE 11

I1 CADRE DE LrsquoETUDE11 I2 PROBLEMATIQUE 11 I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE 13 I4 METHODOLOGIE 13

II GENERALITES 15 II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS 15 II2 PRESENTATION DU PROJET 18

II21 Cadre 18 II22 Geacuteneacuteraliteacutes 18 II23 Objectifs du projet 19 II24 Strateacutegie 19 II25 Reacutesultats attendus19

II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE 20 II31 Situation geacuteographique 20 II32 Geacuteomorphologie 20 II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques 22 II34 Climatologie 24 II35 Geacuteologie 25 II36 Peacutedologie 26 II37 Veacutegeacutetation 29 II38 Hydrographie 30 II39 Occupation des sols 30

III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE 32 III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES 32

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation 32 III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees 34 III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere 39 III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin 44

III2 DONNEES HYDROMETRIQUES 47 III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques 47 III22 Critique des donneacutees 49

III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION 54 III4 CONCLUSION 55

IV MODELISATION 57 IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE 58

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele 58 IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele 62 IV13 Les paramegravetres du modegravele 63

IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU 64 IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation 64 IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser 65 IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation 65 IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele 67

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS 75 IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele 75 IV32 Analyse des reacutesultats du calage 76 IV33 Analyse des reacutesultats de la validation 80 IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes 84 IV35 Conclusion 86

V BILAN EN EAU DU BASSIN 87 V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE87 V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN 88

V21 Les apports pluviomeacutetriques 88 V22 Les eacutecoulements 88 V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle 89 V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs 89 V25 Bilan en eau du bassin versant 90

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU 90 V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso 91 V32 Le peacuterimegravetre rizicole 91 V33 Lrsquoirrigation informelle 91 V34 Les utilisateurs pastoraux 92 V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe 93 V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau 93

V4 CONCLUSION 94 VI CONCLUSION GENERALE 95 BIBLIOGRAPHIE 96 ANNEXES

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AUTEUR MAMADOU CHERIF Idrissa

Professeur responsable KARAMBIRI Harouna Organisme encadreur GEeau

THEME

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

RESUME

Cette eacutetude entre dans le cadre de la mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave

ameacuteliorer les connaissances sur les ressources en eau du bassin versant du Kou Elle porte

sur la mise en œuvre drsquoun modegravele hydrologique et le calcul du bilan en eau du bassin

versant Pour ce faire une base de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques a eacuteteacute constitueacutee Les

donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration disponibles sont de qualiteacute acceptable par

contre il a fallu trier et corriger les donneacutees hydromeacutetriques La mise en oeuvre du modegravele a

montreacute des restitutions des principales caracteacuteristiques hydrologiques (deacutebits volumeshellip)

acceptables tant dans le processus de calage qursquoen validation Il a ensuite eacuteteacute proceacutedeacute agrave la

reconstitution drsquoune chronique de deacutebits journaliers sur la peacuteriode allant de 1986 agrave 2005

Enfin le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide

Mots clefs Bassin versant pluie eacutevapotranspiration sol nappe eacutecoulement modeacutelisation

Kou

ABSTRACT

This study is a contribution to the development of technical tools intended to improve

knowledge on the water resources of the Kou catchment area It deals with a hydrological

modelling approach and the calculation of the water balance of the catchment For this

purpose a hydrometeorological data base was made up The rainfall and evapotranspiration

recorded data available are of acceptable quality where as it was necessary to sort and

correct the discharge data The implementation of the model showed acceptable restitutions

of the main hydrological characteristics (flows volume) as well in the process of calibration

as in validation Then the reconstitution of daily outflows over the period going from 1986 to

2005 was carried out Lastly the water balance was calculated for an average year a dry

decennial year and a wet decennial year

Keywords Catchment rainfall evapotranspiration soil groundwater runoff modelling

Kou

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REMERCIEMENTS

Toutes les louanges sont agrave Dieu le tregraves miseacutericordieux le tout miseacutericordieux qui

nous permet de clore par ce travail trois longues anneacutees drsquoeacutetudes Tes bienfaits sont

innombrables mon Seigneur malgreacute nos faiblesses et nos manquements Guide nos pas

vers ce que Tu agreacutee et ne deacutevie pas nos cœurs apregraves les avoir guideacute

Qursquoil me soit ensuite permis de remercier Messieurs Babacar DIENG Harouna

Karambiri et Amadou Lamine MAR mes encadreurs dans le cadre de ce meacutemoire Qursquoils

trouvent ici lrsquoexpression de ma tregraves profonde gratitude pour la disponibiliteacute sans faille

consacreacutee agrave lrsquoencadrement de ce travail

Mes sincegraveres remerciements vont de mecircme agrave M Joost WELLENS pour les moyens mis

agrave notre disposition ainsi que pour sa participation tregraves estimable pour lrsquoencadrement de ce

meacutemoire

Je tiens agrave remercier eacutegalement tout le corps enseignant le personnel technique et

administratif du groupe EIER-ETSHER pour les inestimables efforts qursquoils deacuteploient

quotidiennement dans le cadre de notre formation

Ma penseacutee va eacutegalement agrave lrsquoendroit de tous les membres de la Oumma islamique la

communauteacute nigeacuterienne et les compagnons et amis de la 35egraveme promotion gracircce agrave qui nous

avons joui au sein drsquoune ambiance fraternelle et amicale pendant tout le cycle

Enfin the last but not the least ma profondeur gratitude va aux organismes du Nord

et aux eacutetats membres du Groupe EIER-ETSHER qui financent les diffeacuterentes activiteacutes du

Groupe

Que tous et toute trouvent ici lrsquoexpression de ma sympathie et de ma profonde

reconnaissance

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A mon fils Mouhamad Moujahid que le seigneur a rappeleacute agrave lui pendant que je poursuivais ces eacutetudes puisse-t-il pardonner mon absence agrave son chevethellip A ma femme Nahissatou Hassan A mes enfants Abdallah et Ahmad A mon pegravere Elhadji Mamadou Cheroumi et mes megraveres Hadjia Fandi Mahaman Lawal et Kaltoum Mamane A mon beau pegravere Elhadji Hassan Issa et sa famille

A tonton Ibrahim Abdou A mon pays

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LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

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Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

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INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 10

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 11

INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 12

lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 14

Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 78

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 79

1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 87

V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 88

V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

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BIBLIOGRAPHIE

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de surface et lrsquooccupation de lrsquoespace Bassin du Moun-Hou supeacuterieur Rapport de stage

Universiteacute Paul VALERY Montpellier III 117 pages+ annexes

BICABA K 1991 Etude hydrologique du bassin versant du Kou au confluent Niameacute-Baouleacute

Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du centre AGRIMETH de Niamey 113 pages +

annexes

CHABI-GONNI B G F 2003 Synthegravese hydrologique sur la valleacutee du Kou Mise en place

drsquoun systegraveme de suivi et drsquoeacutevaluation de la ressource Meacutemoire drsquoingeacutenieur de lrsquoEIER de

Ouagadougou 83 pages + annexes

CIEH ORSTOM et LCT-CEMAGREF-ENAGREF 1996 Crue et apports Rome 245 pages

GAETAN M 1985 Hydrologie geacuteneacuterale Principe et application

GINESTE P et GUINAUDEAU M Cours drsquoHydrologie tome1 hydromeacutetrie et Hydrologie

statistiques Polycopieacute EIER Ouagadougou 221 pages

HURE A Juillet 1998 Etude et modeacutelisation du systegraveme drsquoeau de la valleacutee du Kou Rapport

de stage ENSG de Nancy France 151 pages

KARAMBIRI H 2003 Crue et eacuterosion hydrique au Sahel Etude et modeacutelisation des flux

drsquoeau et de matiegraveres sur un petit bassin versant pastoral au Nord du Burkina Faso Thegravese de

doctorat Universiteacute Paris 6 318 pages

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MANLEY R E and Water resource association Ltd 2003 A guid to using HYSIM

Londres 105 pages

ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

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ANNEXES

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TABLE DES MATIERES

RESUME REMERCIEMENTS DEDICACE TABLE DES MATIERES 1 LISTE DES FIGURES 4 LISTE DES TABLEAUX 9 LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS10 INTRODUCTION GENERALE 11

I1 CADRE DE LrsquoETUDE11 I2 PROBLEMATIQUE 11 I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE 13 I4 METHODOLOGIE 13

II GENERALITES 15 II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS 15 II2 PRESENTATION DU PROJET 18

II21 Cadre 18 II22 Geacuteneacuteraliteacutes 18 II23 Objectifs du projet 19 II24 Strateacutegie 19 II25 Reacutesultats attendus19

II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE 20 II31 Situation geacuteographique 20 II32 Geacuteomorphologie 20 II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques 22 II34 Climatologie 24 II35 Geacuteologie 25 II36 Peacutedologie 26 II37 Veacutegeacutetation 29 II38 Hydrographie 30 II39 Occupation des sols 30

III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE 32 III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES 32

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation 32 III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees 34 III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere 39 III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin 44

III2 DONNEES HYDROMETRIQUES 47 III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques 47 III22 Critique des donneacutees 49

III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION 54 III4 CONCLUSION 55

IV MODELISATION 57 IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE 58

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele 58 IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele 62 IV13 Les paramegravetres du modegravele 63

IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU 64 IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation 64 IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser 65 IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation 65 IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele 67

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS 75 IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele 75 IV32 Analyse des reacutesultats du calage 76 IV33 Analyse des reacutesultats de la validation 80 IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes 84 IV35 Conclusion 86

V BILAN EN EAU DU BASSIN 87 V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE87 V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN 88

V21 Les apports pluviomeacutetriques 88 V22 Les eacutecoulements 88 V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle 89 V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs 89 V25 Bilan en eau du bassin versant 90

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU 90 V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso 91 V32 Le peacuterimegravetre rizicole 91 V33 Lrsquoirrigation informelle 91 V34 Les utilisateurs pastoraux 92 V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe 93 V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau 93

V4 CONCLUSION 94 VI CONCLUSION GENERALE 95 BIBLIOGRAPHIE 96 ANNEXES

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AUTEUR MAMADOU CHERIF Idrissa

Professeur responsable KARAMBIRI Harouna Organisme encadreur GEeau

THEME

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

RESUME

Cette eacutetude entre dans le cadre de la mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave

ameacuteliorer les connaissances sur les ressources en eau du bassin versant du Kou Elle porte

sur la mise en œuvre drsquoun modegravele hydrologique et le calcul du bilan en eau du bassin

versant Pour ce faire une base de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques a eacuteteacute constitueacutee Les

donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration disponibles sont de qualiteacute acceptable par

contre il a fallu trier et corriger les donneacutees hydromeacutetriques La mise en oeuvre du modegravele a

montreacute des restitutions des principales caracteacuteristiques hydrologiques (deacutebits volumeshellip)

acceptables tant dans le processus de calage qursquoen validation Il a ensuite eacuteteacute proceacutedeacute agrave la

reconstitution drsquoune chronique de deacutebits journaliers sur la peacuteriode allant de 1986 agrave 2005

Enfin le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide

Mots clefs Bassin versant pluie eacutevapotranspiration sol nappe eacutecoulement modeacutelisation

Kou

ABSTRACT

This study is a contribution to the development of technical tools intended to improve

knowledge on the water resources of the Kou catchment area It deals with a hydrological

modelling approach and the calculation of the water balance of the catchment For this

purpose a hydrometeorological data base was made up The rainfall and evapotranspiration

recorded data available are of acceptable quality where as it was necessary to sort and

correct the discharge data The implementation of the model showed acceptable restitutions

of the main hydrological characteristics (flows volume) as well in the process of calibration

as in validation Then the reconstitution of daily outflows over the period going from 1986 to

2005 was carried out Lastly the water balance was calculated for an average year a dry

decennial year and a wet decennial year

Keywords Catchment rainfall evapotranspiration soil groundwater runoff modelling

Kou

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REMERCIEMENTS

Toutes les louanges sont agrave Dieu le tregraves miseacutericordieux le tout miseacutericordieux qui

nous permet de clore par ce travail trois longues anneacutees drsquoeacutetudes Tes bienfaits sont

innombrables mon Seigneur malgreacute nos faiblesses et nos manquements Guide nos pas

vers ce que Tu agreacutee et ne deacutevie pas nos cœurs apregraves les avoir guideacute

Qursquoil me soit ensuite permis de remercier Messieurs Babacar DIENG Harouna

Karambiri et Amadou Lamine MAR mes encadreurs dans le cadre de ce meacutemoire Qursquoils

trouvent ici lrsquoexpression de ma tregraves profonde gratitude pour la disponibiliteacute sans faille

consacreacutee agrave lrsquoencadrement de ce travail

Mes sincegraveres remerciements vont de mecircme agrave M Joost WELLENS pour les moyens mis

agrave notre disposition ainsi que pour sa participation tregraves estimable pour lrsquoencadrement de ce

meacutemoire

Je tiens agrave remercier eacutegalement tout le corps enseignant le personnel technique et

administratif du groupe EIER-ETSHER pour les inestimables efforts qursquoils deacuteploient

quotidiennement dans le cadre de notre formation

Ma penseacutee va eacutegalement agrave lrsquoendroit de tous les membres de la Oumma islamique la

communauteacute nigeacuterienne et les compagnons et amis de la 35egraveme promotion gracircce agrave qui nous

avons joui au sein drsquoune ambiance fraternelle et amicale pendant tout le cycle

Enfin the last but not the least ma profondeur gratitude va aux organismes du Nord

et aux eacutetats membres du Groupe EIER-ETSHER qui financent les diffeacuterentes activiteacutes du

Groupe

Que tous et toute trouvent ici lrsquoexpression de ma sympathie et de ma profonde

reconnaissance

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A mon fils Mouhamad Moujahid que le seigneur a rappeleacute agrave lui pendant que je poursuivais ces eacutetudes puisse-t-il pardonner mon absence agrave son chevethellip A ma femme Nahissatou Hassan A mes enfants Abdallah et Ahmad A mon pegravere Elhadji Mamadou Cheroumi et mes megraveres Hadjia Fandi Mahaman Lawal et Kaltoum Mamane A mon beau pegravere Elhadji Hassan Issa et sa famille

A tonton Ibrahim Abdou A mon pays

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Promotion (2006) 7

LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

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lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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GENERALITES

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II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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MODELISATION

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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MODELISATION

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

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Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

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1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

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Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

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Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

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0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

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0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

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000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

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000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 93

Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 94

V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

CONCLUSION GENERALE

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Promotion (2006) 95

VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 96

BIBLIOGRAPHIE

BERTHIAUD A 2001 Contribution pour une eacutevaluation des relations entre lrsquousage des eaux

de surface et lrsquooccupation de lrsquoespace Bassin du Moun-Hou supeacuterieur Rapport de stage

Universiteacute Paul VALERY Montpellier III 117 pages+ annexes

BICABA K 1991 Etude hydrologique du bassin versant du Kou au confluent Niameacute-Baouleacute

Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du centre AGRIMETH de Niamey 113 pages +

annexes

CHABI-GONNI B G F 2003 Synthegravese hydrologique sur la valleacutee du Kou Mise en place

drsquoun systegraveme de suivi et drsquoeacutevaluation de la ressource Meacutemoire drsquoingeacutenieur de lrsquoEIER de

Ouagadougou 83 pages + annexes

CIEH ORSTOM et LCT-CEMAGREF-ENAGREF 1996 Crue et apports Rome 245 pages

GAETAN M 1985 Hydrologie geacuteneacuterale Principe et application

GINESTE P et GUINAUDEAU M Cours drsquoHydrologie tome1 hydromeacutetrie et Hydrologie

statistiques Polycopieacute EIER Ouagadougou 221 pages

HURE A Juillet 1998 Etude et modeacutelisation du systegraveme drsquoeau de la valleacutee du Kou Rapport

de stage ENSG de Nancy France 151 pages

KARAMBIRI H 2003 Crue et eacuterosion hydrique au Sahel Etude et modeacutelisation des flux

drsquoeau et de matiegraveres sur un petit bassin versant pastoral au Nord du Burkina Faso Thegravese de

doctorat Universiteacute Paris 6 318 pages

LUC J P 2005 Water accounting blue and green water IRD-IWMI-INAT 78 pages

MANLEY R E and Water resource association Ltd 2003 A guid to using HYSIM

Londres 105 pages

ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

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ANNEXES

Page 3: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS 75 IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele 75 IV32 Analyse des reacutesultats du calage 76 IV33 Analyse des reacutesultats de la validation 80 IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes 84 IV35 Conclusion 86

V BILAN EN EAU DU BASSIN 87 V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE87 V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN 88

V21 Les apports pluviomeacutetriques 88 V22 Les eacutecoulements 88 V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle 89 V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs 89 V25 Bilan en eau du bassin versant 90

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU 90 V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso 91 V32 Le peacuterimegravetre rizicole 91 V33 Lrsquoirrigation informelle 91 V34 Les utilisateurs pastoraux 92 V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe 93 V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau 93

V4 CONCLUSION 94 VI CONCLUSION GENERALE 95 BIBLIOGRAPHIE 96 ANNEXES

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AUTEUR MAMADOU CHERIF Idrissa

Professeur responsable KARAMBIRI Harouna Organisme encadreur GEeau

THEME

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

RESUME

Cette eacutetude entre dans le cadre de la mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave

ameacuteliorer les connaissances sur les ressources en eau du bassin versant du Kou Elle porte

sur la mise en œuvre drsquoun modegravele hydrologique et le calcul du bilan en eau du bassin

versant Pour ce faire une base de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques a eacuteteacute constitueacutee Les

donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration disponibles sont de qualiteacute acceptable par

contre il a fallu trier et corriger les donneacutees hydromeacutetriques La mise en oeuvre du modegravele a

montreacute des restitutions des principales caracteacuteristiques hydrologiques (deacutebits volumeshellip)

acceptables tant dans le processus de calage qursquoen validation Il a ensuite eacuteteacute proceacutedeacute agrave la

reconstitution drsquoune chronique de deacutebits journaliers sur la peacuteriode allant de 1986 agrave 2005

Enfin le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide

Mots clefs Bassin versant pluie eacutevapotranspiration sol nappe eacutecoulement modeacutelisation

Kou

ABSTRACT

This study is a contribution to the development of technical tools intended to improve

knowledge on the water resources of the Kou catchment area It deals with a hydrological

modelling approach and the calculation of the water balance of the catchment For this

purpose a hydrometeorological data base was made up The rainfall and evapotranspiration

recorded data available are of acceptable quality where as it was necessary to sort and

correct the discharge data The implementation of the model showed acceptable restitutions

of the main hydrological characteristics (flows volume) as well in the process of calibration

as in validation Then the reconstitution of daily outflows over the period going from 1986 to

2005 was carried out Lastly the water balance was calculated for an average year a dry

decennial year and a wet decennial year

Keywords Catchment rainfall evapotranspiration soil groundwater runoff modelling

Kou

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REMERCIEMENTS

Toutes les louanges sont agrave Dieu le tregraves miseacutericordieux le tout miseacutericordieux qui

nous permet de clore par ce travail trois longues anneacutees drsquoeacutetudes Tes bienfaits sont

innombrables mon Seigneur malgreacute nos faiblesses et nos manquements Guide nos pas

vers ce que Tu agreacutee et ne deacutevie pas nos cœurs apregraves les avoir guideacute

Qursquoil me soit ensuite permis de remercier Messieurs Babacar DIENG Harouna

Karambiri et Amadou Lamine MAR mes encadreurs dans le cadre de ce meacutemoire Qursquoils

trouvent ici lrsquoexpression de ma tregraves profonde gratitude pour la disponibiliteacute sans faille

consacreacutee agrave lrsquoencadrement de ce travail

Mes sincegraveres remerciements vont de mecircme agrave M Joost WELLENS pour les moyens mis

agrave notre disposition ainsi que pour sa participation tregraves estimable pour lrsquoencadrement de ce

meacutemoire

Je tiens agrave remercier eacutegalement tout le corps enseignant le personnel technique et

administratif du groupe EIER-ETSHER pour les inestimables efforts qursquoils deacuteploient

quotidiennement dans le cadre de notre formation

Ma penseacutee va eacutegalement agrave lrsquoendroit de tous les membres de la Oumma islamique la

communauteacute nigeacuterienne et les compagnons et amis de la 35egraveme promotion gracircce agrave qui nous

avons joui au sein drsquoune ambiance fraternelle et amicale pendant tout le cycle

Enfin the last but not the least ma profondeur gratitude va aux organismes du Nord

et aux eacutetats membres du Groupe EIER-ETSHER qui financent les diffeacuterentes activiteacutes du

Groupe

Que tous et toute trouvent ici lrsquoexpression de ma sympathie et de ma profonde

reconnaissance

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A mon fils Mouhamad Moujahid que le seigneur a rappeleacute agrave lui pendant que je poursuivais ces eacutetudes puisse-t-il pardonner mon absence agrave son chevethellip A ma femme Nahissatou Hassan A mes enfants Abdallah et Ahmad A mon pegravere Elhadji Mamadou Cheroumi et mes megraveres Hadjia Fandi Mahaman Lawal et Kaltoum Mamane A mon beau pegravere Elhadji Hassan Issa et sa famille

A tonton Ibrahim Abdou A mon pays

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LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

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Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

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Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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93

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93

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119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

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30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

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7

28

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24

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7

66

97

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10

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7

23

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18

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7

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09

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51

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Plu

ies

(m

m)

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Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

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Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

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t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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1992

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1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

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Janv

ier

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Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 76

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 77

Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 78

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 79

1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

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1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

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000

020

040

060

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2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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Promotion (2006) 90

demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

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ANNEXES

Page 4: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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AUTEUR MAMADOU CHERIF Idrissa

Professeur responsable KARAMBIRI Harouna Organisme encadreur GEeau

THEME

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

RESUME

Cette eacutetude entre dans le cadre de la mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave

ameacuteliorer les connaissances sur les ressources en eau du bassin versant du Kou Elle porte

sur la mise en œuvre drsquoun modegravele hydrologique et le calcul du bilan en eau du bassin

versant Pour ce faire une base de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques a eacuteteacute constitueacutee Les

donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration disponibles sont de qualiteacute acceptable par

contre il a fallu trier et corriger les donneacutees hydromeacutetriques La mise en oeuvre du modegravele a

montreacute des restitutions des principales caracteacuteristiques hydrologiques (deacutebits volumeshellip)

acceptables tant dans le processus de calage qursquoen validation Il a ensuite eacuteteacute proceacutedeacute agrave la

reconstitution drsquoune chronique de deacutebits journaliers sur la peacuteriode allant de 1986 agrave 2005

Enfin le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide

Mots clefs Bassin versant pluie eacutevapotranspiration sol nappe eacutecoulement modeacutelisation

Kou

ABSTRACT

This study is a contribution to the development of technical tools intended to improve

knowledge on the water resources of the Kou catchment area It deals with a hydrological

modelling approach and the calculation of the water balance of the catchment For this

purpose a hydrometeorological data base was made up The rainfall and evapotranspiration

recorded data available are of acceptable quality where as it was necessary to sort and

correct the discharge data The implementation of the model showed acceptable restitutions

of the main hydrological characteristics (flows volume) as well in the process of calibration

as in validation Then the reconstitution of daily outflows over the period going from 1986 to

2005 was carried out Lastly the water balance was calculated for an average year a dry

decennial year and a wet decennial year

Keywords Catchment rainfall evapotranspiration soil groundwater runoff modelling

Kou

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 5

REMERCIEMENTS

Toutes les louanges sont agrave Dieu le tregraves miseacutericordieux le tout miseacutericordieux qui

nous permet de clore par ce travail trois longues anneacutees drsquoeacutetudes Tes bienfaits sont

innombrables mon Seigneur malgreacute nos faiblesses et nos manquements Guide nos pas

vers ce que Tu agreacutee et ne deacutevie pas nos cœurs apregraves les avoir guideacute

Qursquoil me soit ensuite permis de remercier Messieurs Babacar DIENG Harouna

Karambiri et Amadou Lamine MAR mes encadreurs dans le cadre de ce meacutemoire Qursquoils

trouvent ici lrsquoexpression de ma tregraves profonde gratitude pour la disponibiliteacute sans faille

consacreacutee agrave lrsquoencadrement de ce travail

Mes sincegraveres remerciements vont de mecircme agrave M Joost WELLENS pour les moyens mis

agrave notre disposition ainsi que pour sa participation tregraves estimable pour lrsquoencadrement de ce

meacutemoire

Je tiens agrave remercier eacutegalement tout le corps enseignant le personnel technique et

administratif du groupe EIER-ETSHER pour les inestimables efforts qursquoils deacuteploient

quotidiennement dans le cadre de notre formation

Ma penseacutee va eacutegalement agrave lrsquoendroit de tous les membres de la Oumma islamique la

communauteacute nigeacuterienne et les compagnons et amis de la 35egraveme promotion gracircce agrave qui nous

avons joui au sein drsquoune ambiance fraternelle et amicale pendant tout le cycle

Enfin the last but not the least ma profondeur gratitude va aux organismes du Nord

et aux eacutetats membres du Groupe EIER-ETSHER qui financent les diffeacuterentes activiteacutes du

Groupe

Que tous et toute trouvent ici lrsquoexpression de ma sympathie et de ma profonde

reconnaissance

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 6

A mon fils Mouhamad Moujahid que le seigneur a rappeleacute agrave lui pendant que je poursuivais ces eacutetudes puisse-t-il pardonner mon absence agrave son chevethellip A ma femme Nahissatou Hassan A mes enfants Abdallah et Ahmad A mon pegravere Elhadji Mamadou Cheroumi et mes megraveres Hadjia Fandi Mahaman Lawal et Kaltoum Mamane A mon beau pegravere Elhadji Hassan Issa et sa famille

A tonton Ibrahim Abdou A mon pays

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 7

LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 8

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 12

lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 14

Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 15

II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 16

Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 17

La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 18

II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 19

Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 20

II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 21

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

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Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

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1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

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MODELISATION

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

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Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 92

Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Promotion (2006) 93

Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 94

V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 96

BIBLIOGRAPHIE

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de surface et lrsquooccupation de lrsquoespace Bassin du Moun-Hou supeacuterieur Rapport de stage

Universiteacute Paul VALERY Montpellier III 117 pages+ annexes

BICABA K 1991 Etude hydrologique du bassin versant du Kou au confluent Niameacute-Baouleacute

Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du centre AGRIMETH de Niamey 113 pages +

annexes

CHABI-GONNI B G F 2003 Synthegravese hydrologique sur la valleacutee du Kou Mise en place

drsquoun systegraveme de suivi et drsquoeacutevaluation de la ressource Meacutemoire drsquoingeacutenieur de lrsquoEIER de

Ouagadougou 83 pages + annexes

CIEH ORSTOM et LCT-CEMAGREF-ENAGREF 1996 Crue et apports Rome 245 pages

GAETAN M 1985 Hydrologie geacuteneacuterale Principe et application

GINESTE P et GUINAUDEAU M Cours drsquoHydrologie tome1 hydromeacutetrie et Hydrologie

statistiques Polycopieacute EIER Ouagadougou 221 pages

HURE A Juillet 1998 Etude et modeacutelisation du systegraveme drsquoeau de la valleacutee du Kou Rapport

de stage ENSG de Nancy France 151 pages

KARAMBIRI H 2003 Crue et eacuterosion hydrique au Sahel Etude et modeacutelisation des flux

drsquoeau et de matiegraveres sur un petit bassin versant pastoral au Nord du Burkina Faso Thegravese de

doctorat Universiteacute Paris 6 318 pages

LUC J P 2005 Water accounting blue and green water IRD-IWMI-INAT 78 pages

MANLEY R E and Water resource association Ltd 2003 A guid to using HYSIM

Londres 105 pages

ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

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ANNEXES

Page 5: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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REMERCIEMENTS

Toutes les louanges sont agrave Dieu le tregraves miseacutericordieux le tout miseacutericordieux qui

nous permet de clore par ce travail trois longues anneacutees drsquoeacutetudes Tes bienfaits sont

innombrables mon Seigneur malgreacute nos faiblesses et nos manquements Guide nos pas

vers ce que Tu agreacutee et ne deacutevie pas nos cœurs apregraves les avoir guideacute

Qursquoil me soit ensuite permis de remercier Messieurs Babacar DIENG Harouna

Karambiri et Amadou Lamine MAR mes encadreurs dans le cadre de ce meacutemoire Qursquoils

trouvent ici lrsquoexpression de ma tregraves profonde gratitude pour la disponibiliteacute sans faille

consacreacutee agrave lrsquoencadrement de ce travail

Mes sincegraveres remerciements vont de mecircme agrave M Joost WELLENS pour les moyens mis

agrave notre disposition ainsi que pour sa participation tregraves estimable pour lrsquoencadrement de ce

meacutemoire

Je tiens agrave remercier eacutegalement tout le corps enseignant le personnel technique et

administratif du groupe EIER-ETSHER pour les inestimables efforts qursquoils deacuteploient

quotidiennement dans le cadre de notre formation

Ma penseacutee va eacutegalement agrave lrsquoendroit de tous les membres de la Oumma islamique la

communauteacute nigeacuterienne et les compagnons et amis de la 35egraveme promotion gracircce agrave qui nous

avons joui au sein drsquoune ambiance fraternelle et amicale pendant tout le cycle

Enfin the last but not the least ma profondeur gratitude va aux organismes du Nord

et aux eacutetats membres du Groupe EIER-ETSHER qui financent les diffeacuterentes activiteacutes du

Groupe

Que tous et toute trouvent ici lrsquoexpression de ma sympathie et de ma profonde

reconnaissance

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A mon fils Mouhamad Moujahid que le seigneur a rappeleacute agrave lui pendant que je poursuivais ces eacutetudes puisse-t-il pardonner mon absence agrave son chevethellip A ma femme Nahissatou Hassan A mes enfants Abdallah et Ahmad A mon pegravere Elhadji Mamadou Cheroumi et mes megraveres Hadjia Fandi Mahaman Lawal et Kaltoum Mamane A mon beau pegravere Elhadji Hassan Issa et sa famille

A tonton Ibrahim Abdou A mon pays

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LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

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Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 12

lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 13

I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 14

Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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GENERALITES

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Promotion (2006) 15

II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 76

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 77

Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 78

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 79

1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

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ANNEXES

Page 6: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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A mon fils Mouhamad Moujahid que le seigneur a rappeleacute agrave lui pendant que je poursuivais ces eacutetudes puisse-t-il pardonner mon absence agrave son chevethellip A ma femme Nahissatou Hassan A mes enfants Abdallah et Ahmad A mon pegravere Elhadji Mamadou Cheroumi et mes megraveres Hadjia Fandi Mahaman Lawal et Kaltoum Mamane A mon beau pegravere Elhadji Hassan Issa et sa famille

A tonton Ibrahim Abdou A mon pays

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LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 8

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

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lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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GENERALITES

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II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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MODELISATION

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Promotion (2006) 72

Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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Promotion (2006) 73

IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

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Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

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1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

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Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

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Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

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1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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Promotion (2006) 90

demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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Promotion (2006) 91

V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Promotion (2006) 92

Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 93

Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 94

V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

CONCLUSION GENERALE

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Promotion (2006) 95

VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 96

BIBLIOGRAPHIE

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de surface et lrsquooccupation de lrsquoespace Bassin du Moun-Hou supeacuterieur Rapport de stage

Universiteacute Paul VALERY Montpellier III 117 pages+ annexes

BICABA K 1991 Etude hydrologique du bassin versant du Kou au confluent Niameacute-Baouleacute

Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du centre AGRIMETH de Niamey 113 pages +

annexes

CHABI-GONNI B G F 2003 Synthegravese hydrologique sur la valleacutee du Kou Mise en place

drsquoun systegraveme de suivi et drsquoeacutevaluation de la ressource Meacutemoire drsquoingeacutenieur de lrsquoEIER de

Ouagadougou 83 pages + annexes

CIEH ORSTOM et LCT-CEMAGREF-ENAGREF 1996 Crue et apports Rome 245 pages

GAETAN M 1985 Hydrologie geacuteneacuterale Principe et application

GINESTE P et GUINAUDEAU M Cours drsquoHydrologie tome1 hydromeacutetrie et Hydrologie

statistiques Polycopieacute EIER Ouagadougou 221 pages

HURE A Juillet 1998 Etude et modeacutelisation du systegraveme drsquoeau de la valleacutee du Kou Rapport

de stage ENSG de Nancy France 151 pages

KARAMBIRI H 2003 Crue et eacuterosion hydrique au Sahel Etude et modeacutelisation des flux

drsquoeau et de matiegraveres sur un petit bassin versant pastoral au Nord du Burkina Faso Thegravese de

doctorat Universiteacute Paris 6 318 pages

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MANLEY R E and Water resource association Ltd 2003 A guid to using HYSIM

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ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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ANNEXES

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LISTE DES FIGURES Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou --------------------------------------------------------- 20

Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou ----------------------------------- 21

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins ------------------------------------------------------------------- 21

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara --------------------------------------- 23

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute ----------- 23

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou ----------------------------------------------- 26

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou --------------------------------------------------- 27

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou ---------------------------------------------------- 29

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou ------------------------------ 31

Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques ---------------------------------- 34

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso -- 35

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba ----- 35

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama ----------- 35

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso ---------- 36

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba --- 36

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou) -- 37

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso ---------------------- 37

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave

2005) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso

nrsquoest pas prise en compte) ---------------------------------------------------------------------------- 45

Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations

hydromeacutetriques ------------------------------------------------------------------------------------------- 48

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques ------------------ 49

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes -------------------- 50

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes ----------------------------- 50

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes ---------------------------- 51

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la

Confluence Niameacute-Baouleacute (1993) ------------------------------------------------------------------- 52

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de

Badara (1997) -------------------------------------------------------------------------------------------- 52

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------------------------ 54

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003) ------------------------------------- 55

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle ------------- 55

Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele --------------------------------------------------- 60

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele ------------------------------------------------------- 63

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Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

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lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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GENERALITES

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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Promotion (2006) 55

0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

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Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 79

1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 87

V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 88

V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 89

On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

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BIBLIOGRAPHIE

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de surface et lrsquooccupation de lrsquoespace Bassin du Moun-Hou supeacuterieur Rapport de stage

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BICABA K 1991 Etude hydrologique du bassin versant du Kou au confluent Niameacute-Baouleacute

Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du centre AGRIMETH de Niamey 113 pages +

annexes

CHABI-GONNI B G F 2003 Synthegravese hydrologique sur la valleacutee du Kou Mise en place

drsquoun systegraveme de suivi et drsquoeacutevaluation de la ressource Meacutemoire drsquoingeacutenieur de lrsquoEIER de

Ouagadougou 83 pages + annexes

CIEH ORSTOM et LCT-CEMAGREF-ENAGREF 1996 Crue et apports Rome 245 pages

GAETAN M 1985 Hydrologie geacuteneacuterale Principe et application

GINESTE P et GUINAUDEAU M Cours drsquoHydrologie tome1 hydromeacutetrie et Hydrologie

statistiques Polycopieacute EIER Ouagadougou 221 pages

HURE A Juillet 1998 Etude et modeacutelisation du systegraveme drsquoeau de la valleacutee du Kou Rapport

de stage ENSG de Nancy France 151 pages

KARAMBIRI H 2003 Crue et eacuterosion hydrique au Sahel Etude et modeacutelisation des flux

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doctorat Universiteacute Paris 6 318 pages

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MANLEY R E and Water resource association Ltd 2003 A guid to using HYSIM

Londres 105 pages

ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

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ANNEXES

Page 8: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques ------------------------------------------ 67

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997 ----------------------------------- 78

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998 ----------------------------------- 79

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ------------------------------------ 80

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999 ----------------------------------- 80

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------- 81

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000 ------------------------------------ 82

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 82

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001 ------------------------------------ 83

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 83

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002 ------------------------------------ 84

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou ----------------------------------------------------- 85

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel ----------------------------------------------------------- 85

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes ----------------------------------- 86

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

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lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 13

I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 14

Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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GENERALITES

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Promotion (2006) 15

II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 77

Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 78

Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 79

1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 85

000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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BIBLIOGRAPHIE

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de surface et lrsquooccupation de lrsquoespace Bassin du Moun-Hou supeacuterieur Rapport de stage

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BICABA K 1991 Etude hydrologique du bassin versant du Kou au confluent Niameacute-Baouleacute

Meacutemoire de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du centre AGRIMETH de Niamey 113 pages +

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CHABI-GONNI B G F 2003 Synthegravese hydrologique sur la valleacutee du Kou Mise en place

drsquoun systegraveme de suivi et drsquoeacutevaluation de la ressource Meacutemoire drsquoingeacutenieur de lrsquoEIER de

Ouagadougou 83 pages + annexes

CIEH ORSTOM et LCT-CEMAGREF-ENAGREF 1996 Crue et apports Rome 245 pages

GAETAN M 1985 Hydrologie geacuteneacuterale Principe et application

GINESTE P et GUINAUDEAU M Cours drsquoHydrologie tome1 hydromeacutetrie et Hydrologie

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HURE A Juillet 1998 Etude et modeacutelisation du systegraveme drsquoeau de la valleacutee du Kou Rapport

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KARAMBIRI H 2003 Crue et eacuterosion hydrique au Sahel Etude et modeacutelisation des flux

drsquoeau et de matiegraveres sur un petit bassin versant pastoral au Nord du Burkina Faso Thegravese de

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LUC J P 2005 Water accounting blue and green water IRD-IWMI-INAT 78 pages

MANLEY R E and Water resource association Ltd 2003 A guid to using HYSIM

Londres 105 pages

ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

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ANNEXES

Page 9: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants 24

Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou 28

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM 32

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA 32

Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet 33

Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles 39

Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou 40

Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude 42

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 42

Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique 43

Tableau 13 Coefficients de Thiessen 44

Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants 46

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo 47

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes 48

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques 56

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol 70

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage 75

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours

drsquoHydrogeacuteologie de M DIENG (EIER)) 76

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage 77

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation 81

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee

moyenne deacutecennale segraveche et deacutecennale humide 88

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale

segraveche et humide 88

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998 89

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide 89

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou 90

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso 92

Tableau 29Consommation en eau du cheptel 93

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou 93

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INTRODUCTION GENERALE

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 12

lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

INTRODUCTION GENERALE

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Promotion (2006) 13

I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Promotion (2006) 15

II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

GENERALITES

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Promotion (2006) 51

Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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Promotion (2006) 52

0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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Promotion (2006) 74

a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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Promotion (2006) 75

IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Promotion (2006) 77

Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

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1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

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MODELISATION

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000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

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MODELISATION

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Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

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1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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BILAN EN EAU DU BASSIN

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Promotion (2006) 94

V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

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ZOUNGRANA D EIER Ouagadougou 2003 Cours drsquoApprovisionnement en eau potable

Polycopieacute EIER Ouagadougou 142 pages

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

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ANNEXES

Page 10: BILAN EN EAU ET ETUDE COMPARATIVE DES

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LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AEP Alimentation en Eau Potable

APEFE association belge drsquoappui au deacuteveloppement

CIEH Comiteacute Inter africain drsquoEtudes Hydrauliques

DRAHRHHB Direction Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des

Ressources Halieutiques des Hauts Bassins

EIER-ETSHER Groupe des Ecoles Inter-Etats drsquoIngeacutenieurs de lrsquoEquipement Rural et

des Techniciens Supeacuterieurs de lrsquoHydraulique et lrsquoEquipement Rural

ETP Evapotranspiration Potentielle

FIT Front Inter Tropical

GEeau Projet Gestion des Ressources en eau du Sud-Ouest du Burkina

GIRE Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

MAHRH Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources

halieutiques

VREO Projet de Valorisation des Ressources en Eau du Ouest

SIG Systegravemes drsquoInformations Geacuteographiques

PAGIRE Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau

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INTRODUCTION GENERALE

I1 CADRE DE LrsquoETUDE

La preacutesente eacutetude entre dans le cadre des meacutemoires de fin drsquoeacutetudes drsquoingeacutenieur du

geacutenie rural du GROUPE EIER-ETSHER de Ouagadougou Le Groupe EIER-ETSHER est

un Institut inter Etats drsquoenseignement supeacuterieur et de recherche dans les domaines de lrsquoeau

lrsquoeacutenergie lrsquoenvironnement et les infrastructures baseacute agrave Ouagadougou la capitale du Burkina

Faso Creacuteeacute en 1968 et eacutemanant de 14 Etats africains francophones lrsquoeacutecole forme des

ingeacutenieurs des techniciens supeacuterieurs et des titulaires de DESS

Il megravene en collaboration avec des eacutetablissements du Nord et du Sud comme

Katholieke Universiteit Leuven (KUL) des travaux de recherche principalement dans les

domaines de lrsquoeau de lrsquoeacutenergie et de lrsquoenvironnement

Crsquoest dans le cadre de cette collaboration que le sujet du preacutesent meacutemoire a eacuteteacute

deacutefini entre le projet laquo GEeau raquo de Bobo-Dioulasso et laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement

et de recherche en gestion et valorisation de lrsquoeau et de lrsquoassainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER Ce sujet est intituleacute laquo Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du

bassin versant du Kouraquo

Le rapport est subdiviseacute en six parties

Partie I Introduction geacuteneacuterale ougrave nous exposons le cadre la probleacutematique et les

objectifs de lrsquoeacutetude drsquoune part et drsquoautre part la meacutethodologie adopteacutee pour reacutepondre

aux questions souleveacutees

Partie II On y preacutesente les geacuteneacuteraliteacutes sur la reacutegion des Hauts-Bassins Le

promoteur du thegraveme de cette eacutetude ainsi que sur le site de lrsquoeacutetude

Partie III Crsquoest lrsquoeacutetape de la constitution de la base des donneacutees de lrsquoeacutetude

Partie IV Cette partie est consacreacutee agrave la modeacutelisation

Partie V Etude du bilan

Partie VI Conclusion geacuteneacuterale

I2 PROBLEMATIQUE

Le bassin versant du Kou avec une superficie de 1821 km2 comprenant le systegraveme

hydraulique de la riviegravere du Kou ses affluents et les sources de Nasso constitue une

importante ressource en eau

Cette ressource assure drsquoune part lrsquoalimentation en eau drsquoune population estimeacutee en

2003 agrave 600 000 habitants dont celle de Bobo-Dioulasso la 2egraveme ville du pays Une population

appeleacutee agrave franchir le cap du million en 2025 Elle permet drsquoautre part lrsquoirrigation de vastes

peacuterimegravetres agricoles dont la superficie totale qui avoisine 3200 ha est en constante

augmentation notamment du fait du deacuteveloppement drsquoune filiegravere laquo fruits et leacutegumes raquo sous

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lrsquoimpulsion de lrsquoinitiative priveacutee Cette production irrigueacutee est agrave lrsquoorigine du deacuteveloppement

drsquoactiviteacutes eacuteconomiques de transports transformations et commerce qui font lrsquoessor de la

ville de Bobo-Dioulasso

Dans le contexte climatique actuel du Burkina marqueacute par une baisse de la

pluviomeacutetrie une telle tendance agrave la hausse des diffeacuterentes utilisations de cette ressource

nrsquoa pas manqueacute drsquoentraicircner un deacuteseacutequilibre au niveau de la satisfaction des besoins en eau

Citons agrave titre drsquoexemple le cas du principal peacuterimegravetre rizicole de la valleacutee du Kou (1200ha)

qui est confronteacute agrave des deacuteficits hydriques pendant les mois de janvier agrave mai

Le deacuteveloppement industriel conseacutecutif au deacuteveloppement de la production agricole

constitue eacutegalement avec ses rejets incontrocircleacutes drsquoeffluents divers une autre menace

seacuterieuse cette fois-ci sur la qualiteacute de ces eaux

Pour faire face agrave cette nouvelle donne et dans la perspective de creacuteer les conditions

drsquoun deacuteveloppement durable lrsquoEtat burkinabeacute a mis en place une politique de gestion

inteacutegreacutee des ressources en eau Cette politique se traduit dans les faits par les objectifs

assigneacutes aux diffeacuterents projets intervenant dans la zone parmi lesquels se trouve le projet

GEeau initiateur de la preacutesente eacutetude

Toute gestion des ressources en eau pour ecirctre efficace doit en effet partir de leur

bonne connaissance A cet effet il peut ecirctre utile de rappeler que la mesure quantitative et

qualitative des eacuteleacutements du cycle hydrologique et la mesure des autres caracteacuteristiques de

lenvironnement qui influent sur leau constituent une base essentielle pour une gestion

efficace de leau (Deacuteclaration de Dublin 1992) Au Burkina Faso pays ougrave les eaux de

surface jouent un rocircle primordial la compreacutehension et lanalyse du bilan hydrologique est de

fait la base de toute eacutetude et reacuteflexion au sujet de la gestion des eaux

Atteindre un tel objectif suppose la disponibiliteacute de donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques

portant sur une longue peacuteriode et couvrant drsquoune maniegravere adeacutequate la zone drsquoeacutetude Si

aujourdrsquohui une telle exigence est relativement satisfaite pour la pluviomeacutetrie dans le cas de

la valleacutee du Kou on ne peut pas en dire autant des deacutebits dont les stations de mesures sont

reacutecentes En pareille situation la solution couramment adopteacutee est de faire recours aux

modegraveles matheacutematiques qui permettent alors de transformer les pluies en deacutebits et de fournir

une seacuterie de longueur comparable agrave celle de la pluviomeacutetrie

Crsquoest dans cette optique que le thegraveme de cette eacutetude a eacuteteacute mis au point par le projet

GEeau et lrsquouniteacute theacutematique drsquoenseignement et de recherche en gestion et valorisation de

lrsquoeau et de lrsquoassainissement du Groupe EIER-ETSHER

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I3 OBJECTIFS DE LrsquoETUDE

Cette eacutetude a pour objectif geacuteneacuteral de contribuer agrave la connaissance des ressources

en eau du bassin versant du Kou en vue drsquoune gestion efficace et durable Ses objectifs

speacutecifiques sont

- La mise en place drsquoune base de donneacutees assainies par une synthegravese et la

valorisation des donneacutees hydromeacuteteacuteorologiques et de sol disponibles

- Mise en œuvre agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant drsquoune deacutemarche de modeacutelisation agrave

lrsquoaide drsquoun logiciel (HYSIM)

- Le calcul du bilan en eau pour quelques sceacutenarii de saisons des pluies

I4 METHODOLOGIE

La meacutethodologie adopteacutee pour cette eacutetude srsquoarticule en trois points

1) Recherche documentaire

Elle comprend

Une revue des connaissances bibliographiques relatives agrave la zone drsquoeacutetude et agrave la

modeacutelisation hydrologique en geacuteneacuteral Il srsquoest agit dans un premier temps de faire le point

des diffeacuterentes eacutetudes ayant porteacute sur la zone drsquoeacutetude et ayant trait au thegraveme Notre regard

srsquoest eacutegalement porteacute sur des eacutetudes similaires effectueacutees dans drsquoautres reacutegions du monde

En deuxiegraveme lieu nous avons approfondi nos connaissances en modeacutelisation

hydrologique

La prise en main de lrsquooutil de modeacutelisation Ceci inclut les techniques drsquoimportation

et drsquoexportation des donneacutees le test de sensibiliteacute des paramegravetres et les strateacutegies de

calage

La collecte des donneacutees relatives au site Il srsquoagit de cartes diverses de donneacutees

numeacuteriques hydromeacuteteacuteorologiques de donneacutees sur le sol et de donneacutees geacuteneacuterales sur le

site

2) Visite de terrain

Elle a eu pour but de faire

des observations sur les caracteacuteristiques geacuteneacuterales du site nature du terrain relief

veacutegeacutetation

une appreacuteciation in situ de la configuration actuelle du reacuteseau hydrographique

une appreacuteciation visuelle de lrsquooccupation de lrsquoespace les positions relatives des

diffeacuterents utilisateurs vis-agrave-vis du cours drsquoeau etc

des observations de la manifestation des menaces sur la qualiteacute des eaux

3) Travaux de bureaux

Les travaux de bureau ont porteacute sur les points suivants

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Constitution des seacuteries de donneacutees pluviomeacutetriques le protocole adopteacute agrave cette fin

est le suivant

a) Choix des stations suivant des critegraveres comme la position geacuteographique la

longueur de la seacuterie absence de lacuneshellip

b) Controcircle de la qualiteacute des donneacutees par lrsquoemploi des meacutethodes classiques de

doubles masses et de la moyenne mobile

c) Remplissage des laquo lacunes raquo eacuteventuelles et passage des pluies ponctuelles aux

pluies moyennes sur le bassin versant suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

d) Analyse de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere agrave lrsquoaide drsquoajustement agrave des

lois statistiques

Constitution des seacuteries de donneacutees hydromeacutetriques

A ce niveau nous avons fait lrsquoinventaire des donneacutees disponibles leur critique et leur

correction quand cela est neacutecessaire et faisable

Modeacutelisation crsquoest la plus laborieuse de toutes les eacutetapes Elle comporte les points

suivants

a) Preacuteparation et transfert des donneacutees vers le modegravele

b) Nous proceacutedons ensuite au calage ou calibration du modegravele cest-agrave-dire le

choix du jeu de paramegravetres optimaux pour la transformation pluie-deacutebit

c) La validation consistera agrave veacuterifier la pertinence et le reacutealisme du choix des

paramegravetres sur une peacuteriode autre que celle ayant servi au calage

d) La simulation va consister agrave deacuteterminer agrave lrsquoaide du modegravele caleacute les deacutebits

des anneacutees sans observations hydromeacutetriques

Calcul du bilan hydrologique Les reacutesultats des simulations ci-dessus eacutevoqueacutees vont

nous permettre de faire le bilan sur des anneacutees caracteacuteristiques comme la moyenne la

deacutecennale segravechehellip

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II GENERALITES

Le thegraveme de ce meacutemoire a eacuteteacute deacutefini par laquo lrsquoUniteacute Theacutematique drsquoEnseignement et

de Recherche en Gestion et Valorisation de lrsquoEau et de lrsquoAssainissement raquo du Groupe EIER-

ETSHER en collaboration avec laquo le projet de renforcement structurel de la capaciteacute de

gestion des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo baseacute agrave la Direction

Reacutegionale de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des Ressources Halieutiques des Hauts-

Bassins (DRAHRHHB) Nous commenccedilons de ce fait ce rapport par une preacutesentation de la

reacutegion du projet et de la zone drsquoeacutetude

II1 PRESENTATION DE LA REGION DES HAUTS-BASSINS

La reacutegion des Hauts-Bassins est situeacutee agrave lrsquoouest du Burkina Elle srsquoeacutetend sur une

superficie de 26606 kmsup2 (94 du territoire national) Elle est limitrophe agrave lrsquoest des reacutegions

du Sud-Ouest et de la Boucle du Mouhoun agrave lrsquoouest de la Reacutepublique du Mali au nord de la

reacutegion de la Boucle du Mouhoun et la Reacutepublique du Mali et au sud de la reacutegion des

Cascades

Sur le plan administratif elle est subdiviseacutee en trois (3) provinces Le Houet le

Keacuteneacutedougou et le Tuy Il faut eacutegalement citer une sous-subdivision en 33 deacutepartements 3

communes urbaines 30 communes rurales et 449 villages Bobo-Dioulasso est le chef-lieu

de cette reacutegion

La population de la reacutegion des Hauts-Bassins eacutetait estimeacutee en 2002 agrave 1232 891

habitants (104 de la population du Burkina) soit une densiteacute drsquoenviron 48 habitantskmsup2 Il

srsquoagit drsquoune population cosmopolite on y rencontre toutes les ethnies du pays les

populations dominantes en nombre sont les Bobos autochtones du terroir les Mossis et les

peulhs allogegravenes venus du Nord du pays

A lrsquoinstar de tout le Burkina Faso les principales activiteacutes eacuteconomiques y demeurent

lrsquoagriculture et lrsquoeacutelevage

Lrsquoagriculture hivernale est domineacutee par la production de coton et de ceacutereacuteales (maϊs

sorgho mil seacutesame foniohellip) La riziculture et la maraicirccher-culture se pratiquent sur les

peacuterimegravetres irrigueacutes On note eacutegalement la preacutesence drsquoexploitations fruitiegraveres dont le nombre

est actuellement en pleine croissance La production agricole est exceacutedentaire

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Dans la reacutegion des Hauts-Bassins la province du Houet est la zone par excellence

de lrsquoeacutelevage Les ressources halieutiques ne sont pas neacutegligeables non plus mais la pecircche

est de type artisanal

La reacutegion des Hauts-Bassins est une des principales zones industrielles du Burkina

Faso La province du Houet est celle qui possegravede le plus grand nombre drsquouniteacutes industrielles

drsquoune certaine importance apregraves celles du Kadiogo Les plus importantes interviennent dans

la fabrication drsquoouvrages en meacutetaux de produits alimentaires de boissons de tabac et de

textile

Du fait de la position de carrefour international de Bobo-Dioulasso le commerce y

occupe une place de choix Un grand nombre de maisons de commerce nationales et

eacutetrangegraveres ont leur siegravege agrave Bobo-Dioulasso

La reacutegion est bien desservie pour ce qui est des infrastructures socioeacuteconomiques

sans ecirctre exhaustif on pourra citer

les infrastructures de communication dix radios dont un drsquoEtat six priveacutes et trois

communautaires

la couverture en infrastructures de santeacute est globalement satisfaisante 193

formations sanitaires en 2002

en matiegravere de transport le reacuteseau routier repreacutesente 10 du reacuteseau national soit

1517 km Il est constitueacute de 22 de routes bitumeacutees du Burkina 3 de routes en terre

ordinaire et 7 de routes en terre moderne La reacutegion est traverseacutee par plus de 100 km de

chemin de fer et dispose drsquoun aeacuteroport de classe internationale

La probleacutematique de deacuteveloppement de la reacutegion se fonde sur les atouts

eacuteconomiques En effet elle dispose drsquoun potentiel naturel agrave mecircme drsquoassurer et de soutenir

les objectifs de deacuteveloppement Ce potentiel naturel constitueacutee drsquoeau de sols etc est

surtout favorable aux activiteacutes de production agricole drsquoeacutelevage et de production miniegravere Ce

qui en fait une des reacutegions les plus favoriseacutees du Burkina Faso

Le relief de la reacutegion est marqueacute par la preacutesence de plateaux et de plaines

auxquels srsquoajoutent quelques buttes collines et valleacutees

Le climat est tropical de type nord-soudanien et sud-soudanien Il est marqueacute par 2

grandes saisons une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobrenovembre) et une

saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (novembredeacutecembre agrave avril) La reacutegion beacuteneacuteficie

drsquoune pluviomeacutetrie moyenne annuelle comprise entre 800 et 1 100 mm

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La particulariteacute de la topographie et du climat de la reacutegion des Hauts-Bassins en

fait un veacuteritable chacircteau drsquoeau Crsquoest dans cette reacutegion que les principaux fleuves du

Burkina prennent leur source Le Mouhoun le Banifing et le Tuy (Grand Baleacute)

La veacutegeacutetation drsquoensemble de la reacutegion est essentiellement une veacutegeacutetation de

savane comportant tous les sous-types depuis la savane boiseacutee jusqursquoagrave la savane herbeuse

La faune est assez riche et varieacutee du fait de lrsquoexistence de nombreuses forecircts

classeacutees (16 au total)

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II2 PRESENTATION DU PROJET

II21 Cadre

Le laquo projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en

eau pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou raquo est un des fruits de la coopeacuteration entre la

reacutegion Wallonne du royaume de Belgique et le Burkina Faso Il entre dans le cadre de la

mise en oeuvre des actions du laquo Plan drsquoAction pour la Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en

Eau raquo PAGIRE La laquo Gestion Inteacutegreacutee des Ressources en Eau (GIRE) raquo est en effet la

strateacutegie adopteacutee par lrsquoeacutetat burkinabeacute pour atteindre ses objectifs en matiegravere drsquoeau qui se

reacutesument en les points suivants

satisfaction durable des besoins en eau

protection contre lrsquoaction agressive de lrsquoeau

ameacutelioration des finances publiques par le partage de charges

preacutevention des conflits dans la gestion des ressources en eau

Ce projet srsquoinscrit eacutegalement dans le cadre de la mise en œuvre du programme

laquo Valorisation des ressources en eau de lrsquoOuest raquo (VREO) qui est un programme national

relatif aux ressources en eaux couvrant la moitieacute Ouest du pays

Enfin il srsquoinscrit en continuiteacute du projet de recherche laquo GEeau raquo initieacute par la

DRAHRHHB le groupe EIERETSHER et la Katholieke Universiteit Leuven (KUL) et

cherche agrave lui assurer un environnement institutionnel et organisationnel adapteacute au

deacuteveloppement agrave la peacuterennisation de ses reacutesultats et agrave sa duplication dans la reacutegion Ouest

du pays

II22 Geacuteneacuteraliteacutes

Nous preacutesentons dans lrsquoencadreacute ci-dessous la fiche donnant les renseignements geacuteneacuteraux sur le projet

Fiche de projet

Intituleacute Projet de renforcement structurel de la capaciteacute de gestion des ressources en eau

pour lrsquoagriculture dans le bassin du Kou

Zone drsquointervention Bassin versant du Kou (Reacutegion des Hauts-Bassins)

Thegraveme Preacuteservation de lrsquoenvironnement

Secteurs et sous secteurs Politique agricole et gestion administrative des ressources en

eau agrave usage agricole

Dureacutee de mise en œuvre 48 mois

Sources de financement Reacutegion Wallonne (Belgique)

Maicirctre drsquoœuvre APEFE

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Maicirctre drsquoouvrage Ministegravere de lrsquoAgriculture de lrsquoHydraulique et des ressources

Halieutiques

II23 Objectifs du projet

Le principal objectif geacuteneacuteral du projet est de contribuer agrave la mise en œuvre de la

GIRE Son objectif speacutecifique est le renforcement des connaissances de la gestion la

valorisation et la protection des ressources en eau pour lrsquoagriculture dans la reacutegion des

Hauts-Bassins

II24 Strateacutegie

La strateacutegie retenue est baseacutee sur le renforcement des capaciteacutes institutionnelles et

de gestion de lrsquoeau pour lrsquoagriculture au niveau local

Inteacutegration de lrsquointervention dans les perspectives drsquoaction du Comiteacute de Gestion du

Bassin du Kou

Ameacutelioration de la productiviteacute de lrsquoeau en agriculture vivriegravere

Appui agrave la peacuterennisation des actions

II25 Reacutesultats attendus

Les reacutesultats attendus de ce projet sont

Mise au point drsquooutils techniques destineacutes agrave ameacuteliorer les connaissances sur les

ressources en eau du bassin (bilan hydrique) et agrave servir au suivieacutevaluation de la

situation dans le bassin quasiment en temps reacuteel afin de servir agrave la gestion et agrave la

planification des ressources en eau

Transfert de connaissances vers les autres acteurs locaux qui se seront ainsi

approprieacutes les outils de gestion eacutelaboreacutes au cours du projet pour leurs propres

inteacuterecircts

Valorisation de la deacutemarche sur un autre bassin apregraves une eacutetude de transposabiliteacute

Creacuteer les conditions drsquoune capitalisation de lrsquoacquis de ce projet et des eacutetudes

anteacuterieures deacutejagrave effectueacutees ou des expertises locales reconnues sur la zone par la

mise en place drsquoune structure capable de conserver ces informations mais aussi et

surtout de les exploiter agrave des fins de recherche pour des activiteacutes lieacutees agrave la GIRE

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II3 PRESENTATON DE LA ZONE DrsquoETUDE

II31 Situation geacuteographique

Le bassin versant du Kou est lrsquoespace geacuteographique situeacute agrave lrsquoouest du Burkina Faso

dans la reacutegion des Hauts-Bassins entre les longitudes 4deg40rsquoO et 4deg10rsquoO et les latitudes 11degN

et 11deg30N et draineacute par la riviegravere du mecircme nom Cette riviegravere qui est un affluent du Mouhoun

(ex Volta noire) draine ainsi une superficie de 1821km2

La figure 1 preacutesente la carte de situation du bassin versant

0 300 600 Kilomegravetres

CARTE DE SITUATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Autres province du Burkina FasoProvince du HouetBassin-versant du Kou

Figure 1 Carte de situation du bassin du Kou

II32 Geacuteomorphologie

Le bassin du Kou a une forme allongeacutee Il est orienteacute Nord-est Sud-ouest avec une

longueur de 51 km et une largeur de 33 km Il est constitueacute essentiellement drsquoun plateau

greacuteseux culminant aux environs de 500 m drsquoaltitude au sud et srsquoabaissant progressivement

jusqursquoagrave 300 m agrave lrsquoaval de la plaine vers Baouleacute le point de confluence avec le Mouhoun

Lrsquoaltitude moyenne est de 407 m (figure 2)

On peut le subdiviser en trois sous bassins emboiteacutes qui sont (figure 3)

- Sous-bassin de Koumi 347 km2

- Sous-bassin de Badara 989 km2

- Sous-bassin de la confluence Niameacute-Baouleacute 1605 km2

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Figure 2 Carte du modeleacute de terrain du bassin versant du Kou

U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

Exutoire du bassin versant

0 30 60 Kilomegravetres

Carte de deacutecoupage en sous bassins du bassin versant du Kou

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

IVIII

II I

Reacuteseau hydrographique stations pluviometriquesU Stations hydrometriques

Figure 3 Deacutecoupage en sous-bassins

(NB I= sous-bassin de Koumi I+II= sous-bassin de Badara I+II+II=sous bassin de Confluence I+II+III+IV=

bassin versant du Kou)

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II33 Caracteacuteristiques morphomeacutetriques

Les caracteacuteristiques de forme et de relief des sous-bassins reacutesumeacutees au tableau 1 ont

eacuteteacute deacutetermineacutees par BICABA (1991)

Superficie du bassin versant (S)

La deacutelimitation du bassin versant a eacuteteacute faite sur une carte IGB au 1200 000

La mesure de la superficie a eacuteteacute effectueacutee agrave lrsquoaide drsquoun planimegravetre

Peacuterimegravetre (P)

Il a eacuteteacute mesureacute sur la carte au 1200 000

Rectangle eacutequivalent

Le rectangle eacutequivalent est un rectangle ayant la mecircme superficie le mecircme indice de

compaciteacute et la mecircme distribution hypsomeacutetrique que le basin versant Sa longueur (L)

est donneacutee par lrsquoexpression

]))1281(1(1[)1281( 21221

compcomp IISL

avec S surface du bassin versant et Icomp indice de compaciteacute

Indice de compaciteacute (Icomp)

Il correspond au rapport du peacuterimegravetre du bassin versant agrave celui drsquoun cercle de mecircme

superficie et srsquoexprime par la relation suivante

212820 SPIcomp avec

P peacuterimegravetre styliseacute du bassin versant en km

S superficie du bassin versant en km2

Indice global de pente (Ig)

Cet indice caracteacuterise le relief drsquoun bassin et il est deacutefini par la formule suivante

LHI g

Ougrave ΔH est lu sur la courbe hypsomeacutetrique1 (figure 4 agrave 6) et repreacutesente la

deacuteniveleacutee exprimeacutee en megravetres entre les altitudes ayant approximativement 5 et

95 de la superficie du bassin versant au dessus drsquoelles

L est la longueur du rectangle eacutequivalent exprimeacutee en km

Relief fort pour 100lt Ds

Ds est donneacutee par la relation suivante SIDs g

1 Courbe repreacutesentant le pourcentage de la superficie du bassin versant situeacutee au-delagrave drsquoune altitude H donneacutee en

fonction de cette altitude

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Courbe hypsometrique du bassin versant de Koumi

350

390

430

470

510

550

590

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

de la surface totale

Alt

itu

de

s (

m)

Figure 4 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Koumi

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Badara

280

320

360

400

440

480

520

560

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

de

Figure 5 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de Badara

Courbe hypsomeacutetrique du bassin versant de Niameacute-Baouleacute

280

320

360

400

440

480

520

560

600

640

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

pourcentage de la surface totale

Alt

itu

des (

m)

Figure 6 Courbe Hypsomeacutetrique du sous bassin de la confluence NIameacute-Baouleacute

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Deacuteniveleacutee speacutecifique (Ds)

Elle permet de classer le relief du bassin en

Relief faible pour Ds lt50 m

Relief modeacutereacute pour 50 mlt Ds lt100 m

Tableau 1Caracteacuteristiques morphomeacutetriques des bassins versants

Sous-Bassins Versants

Caracteacuteristiques Koumi Badara

Confluence

Niame-Baouleacute

Superficie (km2) 347 989 1605

Peacuterimegravetre styliseacute (m) 77 151 175

Coefficient de Gravelius 115 137 126

Longueur du rectangle eacutequivalent (km2) 242 5930 6403

Largeur du rectangle eacutequivalent (km2) 1420 1600 2380

Indice global de pente (mkm) 480 317 317

Densiteacute de drainage 065 068 058

Deacuteniveleacutee speacutecifique (m)

(nature du relief)

894

(Modeacutereacute)

975

(Modeacutereacute)

127

(Fort)

II34 Climatologie

Le bassin versant du Kou se situe agrave la limite sud de la zone climatique tropicale

soudano-saheacutelienne Ses caracteacuteristiques climatiques sont

Tempeacuteratures

Lrsquoamplitude thermique annuelle est faible La tempeacuterature moyenne mensuelle

minimale varie toute lrsquoanneacutee de 17 agrave 22degC tandis que la tempeacuterature moyenne maximale

varie de 33 agrave 37degC en saison segraveche et de 29 agrave 34degC en saison des pluies

Les vents

On note lrsquoinfluence de deux vents dominants

Lrsquoharmattan ou alizeacute vent chaud et sec des anticyclones du Sahara de secteur Nord-

Est agrave Est et soufflant pendant la saison segraveche

la mousson vent de secteur Sud-ouest chargeacute drsquohumiditeacute et provenant de la zone

eacutequatoriale

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La limite de seacuteparation entre ces deux masses drsquoair ou Front Inter Tropical (FIT)

connaicirct au cours de lrsquoanneacutee un deacuteplacement du Sud au Nord ce qui se traduit par

lrsquoalternance de deux saisons bien distinctes

- une saison humide qui dure 6 agrave 7 mois (mai agrave octobre)

- une saison segraveche qui srsquoeacutetend sur 5 agrave 6 mois (de novembre agrave avril)

Insolation

La dureacutee moyenne pour lrsquoensoleillement est de 7 h 42rsquo Lrsquoinsolation varie de 75 mmj

agrave 87 mmj Elle est agrave son minimum en juillet-aoucirct et maximale en avril-mai

Humiditeacute de lrsquoair

Lrsquohumiditeacute de lrsquoair est tregraves faible en saison segraveche (20 ndash 40 ) tandis qursquo en saison de

pluie elle atteint 70 agrave 80 voire 90 au cours des averses

II35 Geacuteologie

La description de la geacuteologie est baseacutee sur les travaux de IWACO citeacute par BICABA

(1991)

La geacuteologie du bassin du Kou est une superposition de greacutes encastreacutes entre un socle

essentiellement granito-gneissique de roches orthomeacutetamorphiques et eacuteruptives au fond et

une couche de deacutepocircts reacutecents ou de lateacuterite en surface composeacutee de sables et drsquoargiles

(figure 7)

De bas en haut on distingue

- Le socle absolument impermeacuteable composeacute de roches plutoniques (migmatites et

granites diffeacuterencieacutes) et de roches meacutetamorphiques birrimiennes (schistes micaceacutes

schistes greacuteseux schistes verts amphiboles)

- Les greacutes de base qui sont des greacutes agrave grains grossiers de silice ou de feldspaths tregraves

fissureacutes drsquoune eacutepaisseur de 200 m environ tregraves peu lateacuteriseacutes bien que poreux et

permeacuteables

- Les greacutes de Sotuba glauconieux sur une eacutepaisseur de 80 m drsquoallure schisteuse

poreux fissureacute et tregraves lateacuteriseacutes

- Les greacutes siliceux agrave ciment argileux de Bobo-Dioulasso aux faciegraves nombreux

(schistes de Toun greacutes de Koutiala et greacutes de Bandiagara) Ils sont tendres

heacuteteacuterogegravenes et tregraves lateacuteriseacutes

- Des roches eacuteruptives basiques (doleacuterites et basaltes) impermeacuteables infiltreacutees dans

les fissures des greacutes

- La couverture quaternaire constitueacutee drsquoalluvions sablo-ferrigineux de granulomeacutetrie

disparate drsquoune profondeur drsquoenviron 30 m passablement lateriseacutes

Les formations superficielles sont constitueacutees de cuirasse lateacuteritique et drsquoalluvions

dans les bas-fonds

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Cette geacuteologie qui constitue une situation favorable au stockage et agrave la transmission

de lrsquoeau souterraine est de ce fait lrsquoun des deacuteterminants principaux du systegraveme drsquoeau du

bassin du Kou

0 30 60 Kilomegravetres

CARTE GEOLOGIQUE DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Geologie du bassin bersantshpDoleritesEtage schistogreso-dolomitiqueGres a galets de quartzGres de baseGres de Sotuba

Figure 7 Carte geacuteologique du bassin versant du Kou

II36 Peacutedologie

Le tableau 2 donne les deacutetails des types de sols en preacutesence sur le bassin ainsi que

leurs profondeurs respectives tandis que la figure 8 donne leur reacutepartition geacuteographique On

remarquera lrsquoomnipreacutesence des sols ferrugineux tropicaux lessiveacutes des sols ferrallitiques et

de sols peu eacutevolueacutes superficiels

Selon la classification de R BOULET et R FAUCK citeacutes par BICABA (1991) on peut

distinguer deux cateacutegories de sols dans le bassin

Les sols profonds (gt100 cm) ce sont

- les sols argilo-sableux en surface argileux en profondeur riches en base satureacutees et

le plus souvent drsquoexcellente qualiteacute

- les sols limono-argileux agrave argilo-limoneux en surface argileux en profondeur

caracteacuteriseacutes par un drainage interne et un drainage externe faibles

- les sols sableux en surface argileux en profondeur (preacutesence de sols mal draineacute)

les sols sableux en surface et sablo-argileux en profondeur

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Les sols agrave profondeurs faibles (lt40 cm) ce sont les sols gravillonnaires de faible valeur

agricole

Figure 8 Carte des sols du bassin versant du Kou

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Tableau 2 Classification des sols du bassin du Kou

Symboles Classification CPCS 1967 Classification BRM 2001

Classes de

sols

Groupes de sols Uniteacutes de

sols de

reference

Uniteacutes infeacuterieures des

sols de reference

Profon-

deur

(m)

LITH Sols mineacuteraux

bruts deacuterosion

Sols mineacuteraux bruts

deacuterosion lithiques

Leptosols Leptosols lithiques 0

PEEL Sols peu

eacutevolueacutes

deacuterosion lithiques Leptosols Leptosols lithiques lt15

PEER deacuterosion Reacutegiques Reacutegosols Reacutegosols eacutepi

squeletiques

50

PEACM dapport colluvio-

alluvial modal

Fluvisols Lixisols ferriques 70

PEAAH dapport alluvial

hydromorphe

Fluvisols Fluvisols gleyiques

BEHV Bruns eutophe

tropicaux

hydromorphes

vertiques

Cambisols Cambisols vertiques

gleyiques

114

VV Vertisols Vertisol vertique Vertisols Vertisols magiques

pelliques

100

FLIS Sols

ferrugineux

tropicaux

lessiveacutes

superficiels Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques

ferriques

20

FLIPP indureacutes peu profonds Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 32

FLIMP indureacutes moyennent

profonds

Lixisols Plinthosols eacutepi peacutetriques 42

FLIP indureacutes profonds Lixisols Lixisols endo

petroplithiques

101

FLM modal Lixisols Lixisols chromques 120

FLC agrave concreacutetions Lixisols Lixisols ferriques 105

FLTC agrave taches et agrave

concreacutetions

Lixisols Lixisols gleyiques

ferriques

110

FRR Sols

ferrallitiques

faiblement deacutesatureacutes

remanieacutes faiblement

rajeunis

Ferralsols Lixisols rhodiques 124

FRI faiblement deacutesatureacutes

en B remanieacutes indureacutes

Ferralsols Lixisols chromiques

bathiplinthiques

82

FRM deacutesatureacutes en B

remanieacutes modaux

Ferralsols Lixisols rhodiques 125

FTM faiblement deacutesatureacutes Ferralsols Lixisols rhodiques 110

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en B typiques modaux

FTH faiblement deacutesatureacutes

en B typiques

hydromorphes

Ferralsols Lixisols gleyiques

rhodiques

120

HPGE Sols

hydromorphes

humifegraveres

agrave pseudogley

densemble

Gleysols Gleysols gleyiques 107

II37 Veacutegeacutetation

La veacutegeacutetation du bassin (figure 9) est agrave dominance de type savane arbustive agrave

arboreacutee composeacutee de Butyrospermum parkii et de Detarium microcarpum On trouve

eacutegalement des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave boiseacute et forecirct claire (Isoberlinia

doka Burkea africana Terminalia spp) et des zones agrave veacutegeacutetation de savane arboreacutee agrave

arbustive et boiseacute (Burkea africana Butyrospermum parkii Pterocarpus erinaceus)

0 20 40 Kilomegravetres

CARTE DE VEGETATION DU BASSIN VERSANT DU KOU

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Vegetation du bassin versant shpCulture industrielle Savane arboreacutee agrave arbustive et boiseacutee Savane arboreacutee agrave boiseacutee et forecirct claire Savane arbustive agrave arboreacutee

Figure 9 Carte de veacutegeacutetation de la valleacutee du Kou

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II38 Hydrographie

Le reacuteseau hydrographique est dense et est constitueacute drsquoun ensemble de riviegraveres

sources et mares

II381 Les riviegraveres

Le Kou est une riviegravere peacuterenne qui prend sa source aux environs de Kodala agrave une

trentaine de kilomegravetres au sud-ouest de Bobo-Dioulasso Lrsquoaltitude est de 440 m dans ces

reacutegions Il est formeacute par la jonction de deux marigots Kieacuteneacute et Farakoba et coule vers le Nord

recevant successivement les eaux des sources de Nasso celles du marigot de Yengueacute en

rive gauche et en rive droite celles des marigots Niameacute et Weacute

Les principaux affluents sont

agrave lrsquoOuest les riviegraveres suivantes Farakoba Kieacuteneacute Yengueacute SO Suo et Bango

agrave lrsquoEst le Houet le Bingbeacuteleacute et le Niameacute

II382 Les sources mares et lacs

Les principales sources sont

- Les sources de la Guinguette situeacutees en rive gauche

- Les sources de Kokoroueacute situeacutees eacutegalement en rive gauche

- Les sources capteacutees par lrsquoONEA en rive droite en aval desquelles existent drsquoautres

sources non capteacutees mais alimentant eacutegalement la riviegravere du Kou

Pour ce qui est des mares on peut en citer deux

- La mare de Bama situeacutee dans le lit du marigot Bongo qui lrsquoalimente Cette riviegravere a un

bassin versant de 30 km2

- La mare de Tumbagama moins importante que la preacuteceacutedente est situeacutee dans le lit

drsquoun petit affluent du Kou avec un bassin versant de 15 km2

II39 Occupation des sols

Dans la valleacutee du Kou agrave partir de la Guinguette on trouve de zones morphologiques

diffeacuterentes avec des occupations des sols adapteacutees aux conditions de terrain

Au sud de Nasso la valleacutee est eacutetroite dans un terrain onduleacute et peu occupeacute par

lrsquoagriculture Au Nord de Nasso la valleacutee srsquoouvre et continue dans une plaine alluviale drsquoune

largeur de 200 agrave 700 m La plaine est drsquoabord occupeacutee par une forecirct dense puis apregraves

quelques kilomegravetres par des petites parcelles de cultures irrigueacutees ou non A partir du

village de Sosongona situeacute agrave 8 km de la source les terrains cultiveacutes occupent la valleacutee On

remarquera notamment le peacuterimegravetre rizicole de 1100 ha reacutealiseacute au deacutebut des anneacutees 1970

gracircce agrave la coopeacuteration avec la chine ainsi que le peacuterimegravetre maraicirccher reacutealiseacute beaucoup plus

tard pour diversifier la production agricole

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Lrsquooccupation agricole de la valleacutee connaicirct actuellement une certaine acceacuteleacuteration

avec lrsquoameacutenagement informel et spontaneacute de parcelles le long du canal drsquoameneacutee du

peacuterimegravetre rizicole Ceci est actuellement lrsquoune des cause du conflit qui subsiste dans la valleacutee

autour de la question de lrsquoeau Il y a eacutegalement la creacuteation de plantations drsquoarbres fruitiers

par de nouveaux investisseurs galvaniseacutes par lrsquoouverture du marcheacute agrave cause de la difficile

situation de la production en Cote drsquoIvoire

Lrsquooccupation des sols dans le bassin du Kou est eacutegalement marqueacutee par lrsquoexpansion

de la ville de Bobo-Dioulasso pousseacutee par lrsquoaccroissement de la population et le

deacuteveloppement des activiteacutes industrielles

La figure 10 donne un aperccedilu de lrsquooccupation des terres

Figure 10 Carte dlsquooccupation des terres du bassin versant du Kou

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III CONSTITUTION DES DONNEES DE LrsquoETUDE

III1 DONNEES PLUVIOMETRIQUES

III11 Choix des stations et des peacuteriodes drsquoobservation

Avant drsquoenvisager lrsquoeacutetude hydrologique il importe de deacutefinir une peacuteriode et des

stations de reacutefeacuterence agrave partir desquelles les diffeacuterentes investigations srsquoarticuleront

Le bassin versant du Kou est bien desservi pour ce qui est des observations de la

pluviomeacutetrie Les donneacutees disponibles sont des donneacutees journaliegraveres et elles ont plusieurs

sources

Des anciennes donneacutees de la base de donneacutees PLUVIOM de la Direction Reacutegionale de

lrsquoHydraulique des Hauts-Bassins (tableau 3)

Tableau 3 Inventaire des stations de la base PLUVIOM

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Beregadougou 1974 2000 27 0

Bondoukuy 1963 1998 36 57

Koumbia 1964 2000 37 0

Moussoudougou 1992 1996 5 0

Nasso 1960 1996 37 83

Orodara 1955 2000 46 0

Samorogouan 1964 1998 35 58

Des donneacutees de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et des stations de lrsquoINERA (tableau 4)

Tableau 4 Inventaire des stations de lrsquoaeacuteroport de Bobo-Dioulasso et de LrsquoINERA

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Bama 1986 2005 20 10

Farakoba 1960 2005 46 67

Bobo-Dioulasso 1959 2005 47 0

Les nouvelles stations pluviomeacutetriques de la Direction Provinciale de lrsquoAgriculture de

lrsquoHydrauliques et des Ressources Halieutiques du Houet (tableau 5)

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Tableau 5 Inventaire des stations pluviomeacutetriques de la DPAHRH du Houet

Stations

Peacuteriode drsquoobservation Longueur des

chroniques (ans)

Lacunes

() Deacutebut Fin

Karankasso-Sambla 2003 2005 3 0

Badema 2003 2005 3 0

Satiri 2003 2005 3 0

Toussiana 2003 2005 3 0

Nota Les donneacutees dont la disponibiliteacute est indiqueacutee dans les tableaux 13 agrave 15 sont des

hauteurs de pluies journaliegraveres Les lacunes repreacutesentent les taux drsquoanneacutees dont les

donneacutees ne sont pas disponibles Les anneacutees prises en compte sont donc des anneacutees sans

lacune quant agrave la pluie journaliegravere

La figure 11 donne la situation geacuteographique des diffeacuterentes stations on

remarquera que quatre drsquoentre elles sont situeacutees sur le bassin versant On peut en conclure

que le bassin est bien desservi en stations pluviomeacutetriques mecircme si lrsquoon doit noter

eacutegalement leur concentration au centre Ces stations agrave savoir Nasso Farakoba Bobo-

Dioulasso et Bama ont des chroniques assez longues et des taux de lacunes acceptables

Nous nous baserons de ce fait sur elles pour lrsquoeacutetude de notre bassin versant

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Figure 11 Situation geacuteographique des stations pluviomeacutetriques

Pour ce qui est de la peacuteriode drsquoobservation pour cette eacutetude nous retiendrons une

peacuteriode de trente ans de 1976 agrave 2005 Nous nous limitons en arriegravere agrave 1976 pour ecirctre sucircr

de deacutepasser la rupture climatique intervenue en 1970 (Albergel 1987 Maheacute 2001) ce qui

devrait confeacuterer une certaine homogeacuteneacuteiteacute agrave nos donneacutees

III12 Controcircle de la qualiteacute des donneacutees

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de pluies ainsi que leur qualiteacute ont eacuteteacute veacuterifieacutees par les

meacutethodes de la moyenne mobile et lrsquoeacutetude des correacutelations entre stations

III121 Veacuterification de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute intrinsegraveque des seacuteries

Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute drsquoune seacuterie traduit le fait que les proprieacuteteacutes de la loi statistique qui

reacutegit le pheacutenomegravene (moyenne variance ou moments dordre supeacuterieur) sont invariantes au

cours du temps Lrsquoeacutechantillon ne doit preacutesenter ni tendance (agrave la hausse ou agrave la baisse) ni

pheacutenomegravene cyclique ni rupture La meacutethode de la moyenne mobile permet drsquoeffectuer une

telle veacuterification Nous lrsquoavons appliqueacutee aux diffeacuterentes stations avec un pas de temps de 3

et 5 ans Pour ce faire nous avons dresseacute les graphiques des pluies annuelles (p_an) des

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pluies moyennes annuelles (Pmoy) des moyennes mobiles sur trois ans ( mob_3) et sur

cinq ans (mob_5) pour les quatre stations pluviomeacutetriques retenues

Le deacutetail de ces calculs est reacutesumeacute dans lrsquo annexe I et les figures 12 agrave 15 ci-

dessous nous montrent les reacutesultats des diffeacuterents controcircles effectueacutes

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

anneacutees

plu

ies (

mm

)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 12 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station Bobo-Dioulasso

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 2007

Anneacutee

Hau

teu

r (m

m)

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 13 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Farako-ba

0

200

400

600

800

1000

1200

1992 1996 2000 2004 2008

Anneacutees

Plu

ie (

mm

) P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 14 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Bama

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0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994

P_an

Pmoy

mob_3

mob_5

Figure 15 Application de la meacutethode de la moyenne mobile agrave la station de Nasso

Conclusion Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale on constate que les seacuteries sont homogegravenes

III122 Etude des correacutelations entre stations

La meacutethode utiliseacutee est celle du double cumul sur les pluviomeacutetries annuelles des

quatre stations

Cette meacutethode consiste agrave faire pour la station eacutetudieacutee (A) et la station de

comparaison (B) le calcul de la pluviomeacutetrie cumuleacutee jusqursquoagrave lrsquoanneacutee i soit Ta (i) et Tb(i) et

agrave porter sur un graphique les diffeacuterents points Mi de coordonneacutees respectives Ta(i) et Tb(i)

Le principe est qursquoen en absence drsquoanomalie ces deux stations mesurent chaque anneacutee une

pluviomeacutetrie annuelle dans un rapport sensiblement constant et en conseacutequence les points

Mi sont pratiquement aligneacutes par contre si une erreur systeacutematique a pu srsquointroduire la

droite des Mi preacutesentera alors une cassure

Lrsquoapplication de cette meacutethode aux stations pluviomeacutetriques de Bama Koumi et laquo la

confluence raquo (stations eacutetudieacutees) drsquoune part et celle de Bobo-Dioulasso (station de reacutefeacuterence)

drsquoautre part est repreacutesenteacutee par les figures 16 agrave 18 Lrsquohomogeacuteneacuteiteacute des donneacutees de Bobo-

Dioulasso a en effet deacutejagrave eacuteteacute eacutetablie par des eacutetudes anteacuterieures BICABA (1991)

0

10000

20000

30000

40000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

Pluies Bobo-Dioulasso cumuleacutees (mm)

Plu

ies

Fa

rak

ob

a c

um

uleacute

e

(mm

)

Figure 16 Test de la meacutethode des doubles masses appliqueacutee agrave la station de Farakoba

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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Pluies cumuleacutees Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ies c

um

uleacute

es B

am

a

(mm

)

Figure 17 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Bama (valleacutee du Kou)

0

10000

20000

30000

40000

00 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000

P cumuleacutee Bobo-Dioulasso (mm)

Plu

ie c

um

uleacute

Nasso

(m

m)

Figure 18 Test de la meacutethode des doubles masse agrave la station de Nasso

On ne constate pas de rupture pour les stations de Nasso et Farakoba ceci nrsquoest

pas le cas de la station de Bama ougrave lrsquoon observe une cassure qui intervient entre 1990 et

1995 Ceci est certainement une anomalie car elle nrsquoapparaicirct pas au niveau des autres

stations pourtant voisines

Nous proceacutedons au prochain paragraphe agrave la correction de cette anomalie et au

comblement des lacunes

Plusieurs meacutethodes de correction sont proposeacutees dans la litteacuterature nous utilisons ici

celles preacuteconiseacutees par Andreacute MUSY de lrsquoEPFL dans son cours drsquoHydrologie geacuteneacuterale en

ligne Deux techniques sont employeacutees

Remplacement de la valeur manquante par la moyenne de la station de reacutefeacuterence Cette

meacutethode a eacuteteacute utiliseacutee lorsque les preacutecipitations moyennes annuelles de la station agrave

compleacuteter ne diffegraverent pas de plus de 10 des preacutecipitations moyennes annuelles de la

station de reacutefeacuterence

Remplacement de la valeur manquante par une moyenne pondeacutereacutee par la tendance

annuelle des stations pluviomeacutetriques soit

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Ougrave

donneacutee manquante de preacutecipitation (par exemple) estimeacutee

nombre de stations de reacutefeacuterence

preacutecipitation agrave la station de reacutefeacuterence

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station

Preacutecipitation moyenne agrave long terme de la station de reacutefeacuterence

Les reacutesultats sont consigneacutes dans le tableau 6

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Tableau 6 Comblement des lacunes des pluies annuelles

Anneacutee Bobo-Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

2005 8611 8582 6274 8011

2004 9420 8333 7455 8642

2003 11559 11456 10885 11657

2002 8027 6747 6543 7320

2001 9140 7761 7884 8523

2000 11714 10736 10421 11300

1999 10652 10915 10391 10995

1998 11214 12323 9280 11223

1997 8729 11939 8096 9829

1996 9005 10236 7577 9170

1995 12777 11604 9414 11558

1994 8957 10758 8572 9698

1993 9430 834 7736 8753

1992 12382 12382 10775 9506

1991 11981 952 11521 12936

1990 9947 10308 9170 9102

1989 8275 9212 8280 9661

1988 10145 10145 8828 8570

1987 8663 8663 8361 9522

1986 8798 9281 7894 8717

1985 13315 13056 11475 8565

1984 9716 8156 7782 9496

1983 7781 7528 6662 8830

1982 9456 12123 9380 9634

1981 10423 11451 9514 7869

1980 8414 9043 7594 10817

1979 10657 10189 9072 13323

1978 10367 11284 9417 11283

1977 8354 996 7963 9018

1976 9961 10836 9046 11125

lacunes () 00 10 467 433

Moyenne 9609 10096 8507 9822

NB Les cases en gris contiennent les valeurs compleacuteteacutees ou corrigeacutees

III13 Etude de la variabiliteacute interannuelle et saisonniegravere

III131 Pluviomeacutetrie journaliegravere

Lrsquoanalyse des pluies journaliegraveres sur la peacuteriode de 1976 agrave 2006 fait ressortir que le

nombre de jour de pluie dans lrsquoanneacutee varie drsquoune station agrave lrsquoautre de 50 jours (au nord) agrave 70

jours (au sud) Le mois drsquoaoucirct est le mois le plus pluvieux avec 13 jours en moyenne sur les

quatre stations Les hauteurs maximales de pluies journaliegraveres (tableau 7) sont souvent tregraves

eacuteleveacutees et peuvent atteindre 100 mm soient 10 de la pluviomeacutetrie totale annuelle

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Tableau 7 Pluies journaliegraveres maximales annuelles des stations du bassin du Kou

Bobo-

Dioulasso

Farakoba Bama Nasso

1976 48 711 654

1977 618 78 728

1978 657 714 641

1979 699 897 1029

1980 76 582 687

1981 77 58 711

1982 45 782 744

1983 661 484 698

1984 73 465 537

1985 813 837 68

1986 868 814 64 78

1987 469 1226 673

1988 711 48

1989 554 609 999 86

1990 652 676 747 966

1991 55 537 732 119

1992 772 384

1993 675 44 581

1994 49 622 931

1995 806 651 1071

1996 556 713 478

1997 436 94 652

1998 943 87 87

1999 583 804 982

2000 678 465 468

2001 459 404 608

2002 666 578 45

2003 803 803 753

2004 434 538 82

2005 636 1059 672

NB Les cases en gris repreacutesentent les lacunes

III132 Variabiliteacute saisonniegravere

La figure 19 montre pour les quatre stations que les pluies se concentrent sur la

peacuteriode de mai agrave mi-octobre (saison des pluies) qui repreacutesente plus de 90 de la pluie

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annuelle Les pics sont uniques sur lrsquoanneacutee (saison monomodale) et ils se situent en aoucirct agrave

chaque station et atteignent 250 mm ce qui correspond agrave 27 de la pluie annuelle

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Farako-ba

Bama

Nasso

Bobo-D

Figure 19 Variabiliteacute saisonniegravere et spatiale de la pluviomeacutetrie (moyenne calculeacutee de 1976 agrave 2005)

III133 Etude statistique des pluies annuelles

Les pluies annuelles ont eacuteteacute ajusteacutees agrave la loi normale

On sait que la loi normale a pour fonction de reacutepartition

u

t dtexXobxF 22

2

1Pr)(

avec ndashltxlt+

Les paramegravetres de la loi normale sont la moyenne m et lrsquoeacutecart type s

Lrsquoeacutequation de la droite drsquoajustement est X=m+sU

Ougrave

- X est la valeur de la pluviomeacutetrie qui correspond agrave une probabiliteacute au non

deacutepassement donneacutee

- U est la valeur de la variable centreacutee reacuteduite qui correspond agrave cette probabiliteacute au

non deacutepassement U est donneacute par la table de Gauss

Les reacutesultats de lrsquoajustement sont reacutesumeacutes dans les tableaux 8 agrave 12 Les quantiles

sont calculeacutes avec un intervalle de confiance agrave 90 Rappelons que les intervalles de

confiance sont donneacutes par la relation suivante

641902)(1)()(Pr2

avecFun

FxFxob

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Tableau 8 Station de Bobo-Dioulasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude

statistique des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9929 10373 9485

Quinquennale Segraveche 8683 9199 8166

Humide 11175 11692 10659

Deacutecennale Segraveche 8030 8629 7431

Humide 11828 12427 11229

Centennale Segraveche 6472 7328 5616

Humide 13386 14242 12530

Tableau 9 Station de Farakoba Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 10096 10582 9609

Quinquennale

Segraveche 8732 9297 8166

Humide 11459 12025 10894

Deacutecennale

Segraveche 8018 8673 7362

Humide 12174 12829 11518

Centennale

Segraveche 6313 7250 5376

Humide 13878 14815 12941

Tableau 10 Station de Bama Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 8775 9193 8357

Quinquennale Segraveche 7603 8089 7117

Humide 9947 10433 9461

Deacutecennale Segraveche 6989 7553 6426

Humide 10561 11124 9997

Centennale Segraveche 5525 6330 4720

Humide 12025 12830 11220

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Tableau 11 Station de Nasso Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du

Quantile

Borne

infeacuterieure

Borne

supeacuterieure

Moyenne 9822 9378 10265

Quinquennale Segraveche 8578 8062 9094

Humide 11065 10550 11581

Deacutecennale Segraveche 7927 7329 8525

Humide 11717 11119 12315

Centennale Segraveche 6372 5518 7226

Humide 13272 12417 14126

Tableau 12 Quelques quantiles (mm) issus de leacutetude statistique

des seacuteries annuelles de pluies sur les stations du bassin du Kou

Quantile

Valeur du Quantile

borne infeacuterieure

Borne supeacuterieure

Anneacutees correspondantes

Moyenne 9565 9154

9977

1977 1979 1988 1990 1991 1996

Quinquennale Segraveche 8411

7932

8890

19801984 1987 1989 1993 2004

Humide 10720

10241

11198

1978 1981 1982 1994 1995 1997 1999

2000

Deacutecennale Segraveche 7806 7251 8361

1983 2001

Humide 11325 10770 11880

1992 1998 2003

centennale Segraveche 6363 5570 7156

2002

Humide 12768 11974 13561

1985

On note lrsquoextrecircme variabiliteacute interannuelle de la pluie au niveau de chacune des

stations On note eacutegalement que les valeurs des diffeacuterents quantiles sur les quatre stations

sont sensiblement les mecircmes Hormis les stations de Bama et Nasso dont les donneacutees ont

eacuteteacute reconstitueacutees agrave respectivement agrave 467 et 433 agrave partir de la station de Bobo on peut

utiliser indiffeacuteremment les stations de Farakoba et de Bobo pour la preacutedeacutetermination des

grandeurs pluviomeacutetriques sur le bassin du Kouhellip

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III14 Etude de la variabiliteacute spatiale et calcul de la pluie moyenne sur le bassin versant

La figure 19 (deacutejagrave vue) montre que la pluviomeacutetrie annuelle ne varie pas beaucoup

drsquoune station agrave lrsquoautre On note cependant une leacutegegravere baisse du sud au nord

Pour la deacutetermination de la pluie moyenne interannuelle sur le bassin nous utilisons

la meacutethode des polygones de Thiessen qui procegravede comme suit A chaque station on

affecte la surface du polygone obtenu en traccedilant les meacutediatrices des segments reliant la

station concerneacutee aux stations voisines La pluie moyenne Hm sera obtenue en faisant la

somme pondeacutereacutee des pluies aux diffeacuterentes stations le coefficient de pondeacuteration eacutetant la

surface du polygone concerneacute inteacuterieur agrave S rapporteacutee agrave la surface S

)(1

NNCCBBm SHSHSHs

H

La figure 20 donne une repreacutesentation des polygones de Thiessen traceacute en ne

consideacuterant que les trois stations de Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama La station de

Nasso nrsquoa pas eacuteteacute prise en compte pour les raisons que nous expliciterons au paragraphe

III4 Les cœfficients correspondants sont consigneacutes au tableau 13

Tableau 13 Coefficients de Thiessen

bassin versant du Kou Station hydromeacutetrique de Koumi

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 038 Farakoba 318 094

Bobo 360 025 Bobo 20 006

Bama 567 037

Total 1858 1 Total 347 1

Station hydromeacutetrique de Badara Station hydromeacutetrique de la confluence

Niameacute_Baouleacute

Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients Stations

pluviomeacutetriques

Superficies

en kmsup2

coefficients

Farakoba 378 071 Farakoba 378 045

Bobo 25 007 Bobo 335 026

Bama 73 022 Bama 339 029

Total 989 1 Total 1605 1

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U

U

U

Bama

Nasso

Bobo-Dioulasso

Farakoba

Badara

Confluence Niameacute-Baouleacute

Koumi

0 30 60 Kilomegravetres

Polygone de Thiessen des stations pluviometriques

Reacutealisation MAMADOU CHERIF IdrissaSource SIG BURKINADate Mai 2006

N

EO

S

Legende

Limite du bassin-versant

station pluviometrique

Reacuteseau hydrographique

Polygone de thiessen

U Station hydromeacutetrique

(Farakoba Bobo-Dioulasso et Bama)

Figure 20 Polygone de Thiessen des stations pluviomeacutetriques (NB la station de Nasso nrsquoest pas prise en

compte) Les hauteurs des pluies moyennes agrave consideacuterer pour chaque sous-bassin versant ont eacuteteacute calculeacutees et consigneacutees au tableau 14

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Tableau 14 Pluviomeacutetries moyennes (en mm) sur les bassins versants

calculeacutees suivant la meacutethode des polygones de Thiessen

Anneacutees Bassins versants

Koumi Badara Confluence Valleacutee du Kou

Niame-Baoule

2005 8584 8076 792 7735

2004 8398 8216 8361 828

2003 11462 11338 11317 1127

2002 6824 6792 7021 6992

2001 7844 7888 8155 8151

2000 10795 10735 10899 10864

1999 10899 10781 10695 10655

1998 12256 11578 11152 1092

1997 11746 10869 999 9715

1996 10162 9565 9145 8944

1995 11674 11204 11274 11087

1994 10650 10619 10273 10286

1993 8405 8717 9019 9118

1992 12382 11898 11744 11568

1991 9668 10132 1074 10876

1990 10286 10032 9884 9797

1989 9156 8941 8698 8633

1988 10145 980 969 9565

1987 8663 8597 8575 8551

1986 9252 8942 8753 8647

1985 13072 12485 12346 12129

1984 8250 8262 8557 854

1983 7543 7469 7493 7462

1982 11963 11309 10603 10401

1981 11389 10803 10425 10226

1980 9005 886 8696 8651

1979 10217 10217 10304 10298

1978 11229 10891 10613 10502

1977 9864 9443 901 8879

1976 10784 10479 10218 10119

Moyenne 10086 9831 9719 9629

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III2 DONNEES HYDROMETRIQUES

III21 Inventaire des stations hydromeacutetriques

Les observations hydromeacutetriques dans la valleacutee du Kou ont commenceacute en 1955 par

la creacuteation de plusieurs stations de mesure Pour la peacuteriode de 1955 agrave 1985 HURE (1998)

en a deacutenombreacute 13 Drsquoautres stations ont eacuteteacute creacuteeacutees par la suite notamment agrave lrsquooccasion de la

mise en œuvre de projets de deacuteveloppement ou de programmes drsquoeacutetudes couvrant la zone

On distingue

- Les stations du reacuteseau hydromeacutetrique national

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo valleacutee du Kou raquo

- Les stations creacuteeacutees dans le cadre du projet laquo ressource en eau de Bobo-Dioulasso raquo

- Les stations installeacutees pour 3 ans lors de la mission drsquoeacutetude neacuteerlandaise IWACO

Dans le cadre de cette eacutetude nous disposons des donneacutees de la base de donneacutees

sous Hydracces laquo GEeauPlusmdb raquo de la DRAHRHHB qui gegravere les reacutesultats issues des

observations effectueacutees sur un certain nombre de stations Le tableau 15 fait lrsquoinventaire des

stations de cette base et la figure 21 montre leur reacutepartition geacuteographique sur le bassin

Tableau 15 Inventaire des stations de la base laquo Bassin du Kou raquo

Id_Station Nom Latitude Longitude Superficie

bassin (kmsup2)

Deacutebut_Activiteacute

1202701600 Sources de Pesso - - - -

1202701601

Confluence

Niameacute-Baouleacute - - 1605 -

1202701603 Badara 11deg227N 4deg2202W 989 1955

1202701606 Diaradougou 1960

1202701612 Nasso Amont 11deg1202N 4deg2604W 405 1961

1202701613 Nasso Milieu 11deg1200N 4deg2600W 1961

1202701614 Nasso Aval 11deg1300N 4deg2600W 646 1961

1202701620 Koumi 11deg0800N 4deg2500W 343 1985

1202710300

Mare aux

Hippopotames 11deg3446 4deg1007 - 1997

1202711310

Exutoire de la

Mare 11deg3446 4deg2500W - 1997

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Figure 21 Reacuteseau hydrographique du bassin du Kou et emplacement des stations hydromeacutetriques

Les donneacutees de deacutebits dont nous disposons sont de pas de temps journalier Ils sont

repreacutesenteacutees dans le tableau 16 et la figure 22 en donne le chronogramme des

observations Le propre de ces stations est qursquoelles ne sont en geacuteneacuteral suivies que pendant

la peacuteriode de mise en œuvre de projets ou programmes qui les ont installeacutees Actuellement

seules trois drsquoentre elles agrave savoir celles de Koumi de Badara et de la confluence Niameacute-

Baouleacute qui appartiennent au reacuteseau national sont encore opeacuterationnelles Crsquoest

fondamentalement sur elles que nous nous appuierons pour cette eacutetude

Tableau 16 Inventaire des deacutebits mesureacutes

Id_Station Nom Date Deacutebut Date Fin Lacunes

()

Nombre

Valeurs

1202701601 Confluence

Niameacute-Baouleacute

02011986 08122002 466 4805

1202701603 Badara 07011984 08122002 1433 4593

1202701606 Diaradougou 03012004 31122004 303 301

1202701612 Nasso Amont 09011961 08121974 3005 1557

1202701613 Nasso Milieu 06011961 31121991 427 8823

1202701614 Nasso Aval 06011961 10121997 856 4731

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1202701620 Koumi 02011987 04121999 712 4109

Chronogramme des donneacutees de la Table Debits

06011961 29061966 20121971 11061977 02121982 24051988 14111993 07051999 27102004

Confluence Niameacute-Baouleacute

Badara

Diaradougou

Nasso amont

Nasso milieu

Nasso aval

Koumi

Figure 22 Chronogramme des deacutebits mesureacutes aux stations hydromeacutetriques

III22 Critique des donneacutees

Malgreacute ses cinquante ans drsquoexistence le reacuteseau des stations hydrographiques est

incapable de fournir des donneacutees fiables

Les seacuteries chronologiques des deacutebits observeacutes sont de tregraves mauvaise qualiteacute Elles

sont parsemeacutees de lacunes (figures 23 agrave 25) pouvant aller jusqursquoagrave lrsquoabsence de

donneacutees sur toute une anneacutee voire plusieurs anneacutees

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Promotion (2006) 50

Station Confluence Niameacute-Baouleacute Capteur J-Qjo = Deacutebits

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =

gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 23 Deacutebits moyens annuels agrave la station de la confluence et lacunes

Station 1202701620 = Koumi Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

01

02

03

04

05

06

07

08

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its

Mo

yen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 24 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Koumi et lacunes

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Promotion (2006) 51

Station 1202701603 = Badara Capteur J-1

Deacutebits Moyens Annuels

0

05

1

15

2

25

3

35

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

Anneacutee Calendaire Lacunes --gt = 0 = 6 agrave 15 =16 agrave 30 = gt30

Deacuteb

its M

oyen

s A

nn

uels

(m

3s

)

Figure 25 Deacutebits moyens annuels agrave la station de Badara et lacunes

De plus une analyse plus deacutetailleacutee des donneacutees brutes nous a permis de mettre en

eacutevidence des incoheacuterences dans ces donneacutees

Plusieurs jours conseacutecutifs avec exactement le mecircme deacutebit moyen journalier

(Koumi confluencehellip)

Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie particuliegraverement pour

la station de Koumi ougrave on assiste agrave une inversion des valeurs

Absence de correacutelation entre des stations cependant voisines (BICABA 1991)

Cette impreacutecision des donneacutees srsquoexplique par les problegravemes drsquoeacutetalonnage lieacutes agrave

lrsquoinstabiliteacute des seuils de jaugeage crsquoest le cas de Koumi et de la confluence Niameacute-

Badara (HURE 1998) Drsquoautre part du fait de la violence des deacutebits du cours drsquoeau

durant la saison des pluies il serait pratiquement impossible drsquoobtenir des jaugeages

preacutecis

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0

20

40

60

80

100

010

119

93

160

119

93

310

119

93

150

219

93

020

319

93

170

319

93

010

419

93

160

419

93

010

519

93

160

519

93

310

519

93

150

619

93

300

619

93

150

719

93

300

719

93

140

819

93

290

819

93

130

919

93

280

919

93

131

019

93

281

019

93

121

119

93

271

119

93

121

219

93

271

219

93P

luie

s (

mm

)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluie

Deacutebit_1993

Figure 26 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de la Confluence

Niameacute-Baouleacute (1993)

0

20

40

60

80

100

120

140

11

97

14

19

7

27

19

7

92

97

22

29

7

73

97

20

39

7

24

97

15

49

7

28

49

7

11

59

7

24

59

7

66

97

19

69

7

27

97

15

79

7

28

79

7

10

89

7

23

89

7

59

97

18

99

7

11

09

7

14

10

97

27

10

97

91

19

7

22

11

97

51

29

7

18

12

97

31

12

97

Plu

ies

(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Deacuteb

its

(m

3s

)

Pluviomeacutetrie

Deacutebit_1997

Figure 27 laquo Des deacutebits qui fluctuent sans rapport avec la pluviomeacutetrie raquo exemple de Badara (1997)

Le deacutebit du Kou semble ne plus ecirctre tregraves laquo naturel raquo Il faut deacutejagrave noter les

preacutelegravevements effectueacutes par lrsquoONEA et les peacuterimegravetres irrigueacutes mais on note eacutegalement

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une augmentation subite et a priori injustifieacutee des deacutebits (chroniques de Badara et de la

Confluence) qui intervient du 6 au 13 de chaque mois avec un pic le 8 et ce mecircme en

saison segraveche Nous nrsquoavons pas encore eu drsquoexplication de ce pheacutenomegravene jusqursquoagrave la

reacutedaction de ce rapport malgreacute une petite enquecircte meneacutee aupregraves de lrsquoONEA Ce

pheacutenomegravene a certainement son explication dans les preacutelegravevements divers opeacutereacutes en

amont lrsquoaugmentation traduisant une lacirccheacutee drsquoeau ou un arrecirct de pompage

En somme seules les donneacutees de Badara sont vraiment exploitables agrave condition

lagrave aussi de les nettoyer des incoheacuterences qui y subsistent

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III3 DONNEES DrsquoEVAPOTRANSPIRATION

Pour lrsquoanalyse de lrsquoeacutevapotranspiration nous disposons drsquoune chronique agrave la station

meacuteteacuteorologique de Bobo-dioulasso calculeacutee suivant la formule de Penman et couvrant la

peacuteriode allant de 1961 agrave 2003 soient 43 ans

Une moyenne mensuelle a eacuteteacute calculeacutee sur la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la figure 28

illustre les variations saisonniegraveres de lrsquoETP que nous en avons deacuteduites Cette variation est

assez bien marqueacutee au cours de lrsquoanneacutee Les valeurs maximales (autour de 180 mm) sont

observeacutees en saison segraveche de deacutecembre agrave mai avec un pic en mars (196 mm) Les valeurs

minimales sont observeacutees en saison des pluies (agrave cause essentiellement de la couverture

nuageuse plus freacutequente du ciel et de lhumiditeacute eacuteleveacutee de lair) de juin agrave novembre avec un

minimum en aoucirct (120 mm)

La variation interannuelle de lrsquoeacutevapotranspiration (figure 29) est par contre moins

marqueacutee Pour la peacuteriode de 1976 agrave 2003 la moyenne se situe agrave 1977mm On note

cependant une leacutegegravere tendance agrave la hausse

0

50

100

150

200

250

Janv

ier

Feacutevrie

r

mar

sav

rilm

ai

juin

juille

t

aout

sept

embr

e

octo

bre

nove

mbr

e

dece

mbr

e

ET

P (

mm

)

Figure 28 Variation saisonniegravere de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

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0

500

1000

1500

2000

2500

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

ET

P a

nn

uelle (

mm

)

Figure 29 Variation interannuelle de LrsquoETP (de 1976 agrave 2003)

La comparaison des variations saisonniegraveres de lrsquoeacutevapotranspiration et de la pluie

(figure 30) montre que seuls les mois de juillet aoucirct et septembre preacutesentent un bilan

positif cest-agrave-dire que la pluie est supeacuterieure agrave lrsquoETP

0

50

100

150

200

250

300

Janv

ier

fevrier

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Aoucirct

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Deacutec

embr

e

Pluie Farako-ba

Pluie_Bama

Pluie_Nasso

Pluie_Bobo-D

ETP(mmmois)

Figure 30 Comparaison de la pluviomeacutetrie avec lrsquoeacutevapotranspiration potentielle

III4 CONCLUSION

Le tableau 17 fait la synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

La premiegravere ligne repreacutesente les anneacutees et la couleur grise indique la preacutesence de

donneacutees hydromeacutetriques de lrsquoanneacutee consideacutereacutee

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Les lignes suivantes renseignent sur la disponibiliteacute des donneacutees pluviomeacutetriques

laquo 1 raquo signifie que les donneacutees de lrsquoanneacutee et de la station consideacutereacutees sont disponibles Si

les donneacutees drsquoune anneacutee manquent rien nrsquoest alors marqueacute

Tableau 17 Synthegravese des donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques

Bad

ara

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ko

um

i

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Co

nfu

en

ce

Nia

meacute-b

ao

uleacute

84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

Nasso 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Farakoba 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Bobo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Kou 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

On en tire les conclusions suivantes

Les donneacutees de la station pluviomeacutetrique de Nasso preacutesentent des lacunes au cours

des peacuteriodes ougrave lrsquoon dispose des donneacutees hydromeacutetriques Aussi nous nous

proposons de ne garder que les trois autres stations restantes (Farakoba Bobo-

Dioulasso Bama) Rappelons que les autres stations situeacutees hors bassin du Kou

nrsquoont que des observations de trois ans (2003-2005) Les pluies moyennes sur les

bassins versants seront calculeacutees uniquement avec les donneacutees de ces trois stations

Les donneacutees hydromeacutetriques sont de tregraves mauvaise qualiteacute Cela avait deacutejagrave eacuteteacute

remarqueacute par les eacutetudes anteacuterieures (BICABA 1991 HURE 1998 BERTHIAUD

2001) Seules les donneacutees de Badara sont utilisables et en croisant avec les

donneacutees pluviomeacutetriques on constate que la peacuteriode constitueacutee drsquoanneacutees

conseacutecutives la plus longue est celle de 1996 agrave 2002 soit sept ans Crsquoest donc sur

cette peacuteriode que nous essayerons de travailler pour la mise en œuvre de la

modeacutelisation

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IV MODELISATION

La modeacutelisation hydrologique a pour but de donner une repreacutesentation simplifieacutee du

systegraveme bassin versant qui permette drsquoexpliquer et de preacutedire la reacuteponse de ce dernier agrave une

seacuterie de sollicitations

Les modegraveles hydrologiques les plus classiques sont ceux qui permettent de faire la

transformation pluie-deacutebit HYSIM modegravele que nous utiliserons dans le cadre de ce travail

est de cette cateacutegorie Ce modegravele a eacuteteacute mis au point par la laquo water resource associates raquo de

Grande Bretagne et il a drsquoailleurs eacuteteacute reacutecemment eacutelu par lrsquoagence de lrsquoenvironnement du

Royaume Uni (United Kingdom Environment Agency) comme son principale modegravele laquo pluie-

deacutebit raquo HYSIM est en effet adapteacute pour reacutesoudre les problegravemes suivants

Lrsquoextension des chroniques de deacutebits

Lrsquoeacutetude des variations climatiques

Reconstitution des eacutecoulements naturels sur des bassins laquo anthropiseacutes raquo

Lrsquoeacutetude des interactions eaux de surface eaux souterraines

Dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous avons vu que les donneacutees

pluviomeacutetriques disponibles de la valleacutee du Kou sont de bonne qualiteacute et qursquoelles couvrent

une bonne peacuteriode ndash souvent plus de cinquante ans Par contre cela nrsquoest pas le cas des

donneacutees hydromeacutetriques Lrsquoemploi de HYSIM pourrait alors aider agrave surmonter ce handicap

en reconstituant les donneacutees manquantes de deacutebits et permettre ainsi de calculer le bilan

hydrologique qui est lrsquoobjectif principal de cette eacutetude

Lrsquoutilisation drsquoun modegravele pour simuler des deacutebits sur un bassin versant donneacute est

conditionneacutee par lrsquoachegravevement de deux opeacuterations importantes que sont le calage ou

calibration du modegravele et sa validation Ce sont lagrave les deux points importants que nous

aborderons dans cette troisiegraveme partie mais apregraves une preacutesentation plus deacutetailleacutee du

modegravele

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IV1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MODELE

HYSIM est un modegravele de simulation hydrologique agrave reacuteservoirs faisant intervenir des

relations matheacutematiques pour deacuteterminer les eacutecoulements geacuteneacutereacutes par des preacutecipitations sur

un bassin versant Il se situe agrave mi-chemin entre un modegravele laquo physique raquo analysant et

quantifiant les pheacutenomegravenes physiques se produisant dans le bassin versant et un modegravele

empirique agrave base de reacutegressions multiples Crsquoest un modegravele conceptuel

IV11 Bases theacuteoriques du modegravele

Les processus hydrologiques au sein du bassin versant sont scheacutematiseacutes par les

transferts entre sept reacuteservoirs virtuels en communication La capaciteacute des reacuteservoirs le taux

maximum de transfert entre eux et les eacutequations qui commandent les processus de transfert

sont deacutefinis par des paramegravetres indeacutependants du temps A lrsquoopposeacute les volumes des

reacuteservoirs et les taux de transfert varient en fonction du temps

La repreacutesentation scheacutematique agrave la figure 31 illustre la faccedilon dont les reacuteservoirs sont

raccordeacutes entre eux et permet de mieux comprendre le fonctionnement du modegravele

Ces reacuteservoirs se deacutefinissent comme suit

Reacuteservoir de neige

Toutes les preacutecipitations tombant sous forme de neige sont retenues dans ce

reacuteservoir avant drsquoecirctre libeacutereacutees vers le reacuteservoir drsquointerception Le taux de transfert entre ces

deux reacuteservoirs est eacutegal au taux de fusion potentiel de la neige

Reacuteservoir drsquointerception

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut ecirctre retenue par la veacutegeacutetation puis

redistribueacutee en une partie qui parvient au sol et une autre qui seacutevapore La partie

natteignant jamais le sol forme linterception Ce reacuteservoir est la premiegravere destination des

eaux de pluies de mecircme il est le premier agrave ecirctre deacutebiteacute par lrsquoeacutevapotranspiration

Stockage dans les deacutepressions

On deacutefinit leau de stockage dans les deacutepressions comme leau retenue dans les

creux et les deacutepressions topographiques du sol pendant et apregraves une averse

Horizon supeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute retenue dans les couches superficielles du sol Il a

une capaciteacute finie eacutegale agrave la profondeur de lrsquohorizon multiplieacutee par sa porositeacute

Le taux drsquohumidification de lrsquohorizon dont la distribution spatiale est consideacutereacutee triangulaire

est majoreacute par le taux drsquoinfiltration potentielle Ce taux drsquoinfiltration potentielle est baseacute sur

lrsquoeacutequation de Philips ci-dessous

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5150 tttx

Avec

x = distance parcourue par le front drsquohumectation

t = temps pour lequel 0x

et sont fonctions du type et des conditions du sol Manley (1978) deacutemontre que cette

relation peut ecirctre approcheacutee par lrsquoexpression suivante

ktkPtx 50)2( avec

P= succion capillaire

K = permeacuteabiliteacute agrave saturation du medium drsquoougrave lrsquoon tire le taux drsquoinfiltration potentielle

Brooks et Corey (1964) deacutemontrent que P srsquoexprime par

1

eb SPP

Ougrave Pb = Pression de bouillonnement (bubbling presure en mm de colonne drsquoeau)

= indice de composition granulomeacutetrique

Se= Humiditeacute efficace deacutefinie par la relation suivante

)01()( rre SSmS

Avec m = humiditeacute agrave saturation du sol

Sr = Humiditeacute reacutesiduel correspondant agrave lrsquohumiditeacute minimale agrave laquelle on peut

emmener le sol en lrsquoasseacutechant par augmentation de la succion En simulant la teneur en eau

de lrsquohorizon supeacuterieur on pourra alors simuler les forces qui causent le mouvement de lrsquoeau

La principale perte drsquoeau de lrsquohorizon superficiel est due agrave lrsquoeacutevapotranspiration qui si

la succion capillaire est infeacuterieure agrave 15 atmosphegraveres srsquoeacutetablit au taux potentiel (toute perte

drsquointerception ayant eacuteteacute pris en compte) Si la succion capillaire est supeacuterieure agrave 15

atmosphegraveres aucune eacutevaporation ne se produit

Le deuxiegraveme transfert drsquohumiditeacute agrave consideacuterer est lrsquoeacutecoulement hypodermique ou

retardeacute Il se produit suivant un taux qui est une fonction complexe de la permeacuteabiliteacute

horizontale efficace la pente de la couche et la distance au chenal

Brooks et Corey (1964) citeacute par Manley (2003) ont deacutemontreacute que la permeacuteabiliteacute

efficace des milieux poreux est donneacutee par

)32()( ee SKK ougrave

Ke est la permeacuteabiliteacute efficace et les autres termes sont tels que deacutefinis

preacuteceacutedemment

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Figure 31 Scheacutema de fonctionnement du modegravele

Lrsquoeacutecoulement hypodermique ou retardeacute est donneacute par la relation suivante

Reacuteservoir de neige

Nappe

intermeacutediaire

Horizon infeacuterieur

Horizon

superficiel

Reacuteservoir

drsquointerception

Nappe profonde

Chenaux mineurs

Reacutetention dans les deacutepressions

Ruissellement

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

hypodermique

Ecoulement

souterrain

Ecoulement

souterrain

EVAPOTRANSPIRATION

PLUIE

NEIGE

Recharge ou

reacutecession de la nappe

Ecoulement dans

les riviegraveres

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)32()(1 SeRfacuehypodermiqEcoulement

Avec Rfac1= permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation mmh

La percolation est le dernier type de transfert se produisant agrave partir de cet horizon

Elle est donneacutee par

)32()( eb SKnPercolatio ougrave

Kb = permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la limite de lrsquohorizon

Se = Humiditeacute efficace de lrsquohorizon superficiel

En combinant les eacutequations preacuteceacutedentes le taux drsquoaccroissement du stock est donneacute

par

)32()1(

eb SKRfaci

dt

ds

Ougrave i = Flux entrant

S = reacuteservoir drsquohumiditeacute

t = le temps

Cette eacutequation ne peut malheureusement ecirctre reacutesolue de maniegravere explicite Mais en

faisant lrsquohypothegravese selon laquelle la variation du stock serait neacutegligeable devant le stock

initial cela conduit agrave une simplification de lrsquoeacutequation et permet alors drsquoobtenir une solution

approximative Pour tenir compte des situations extrecircmes la variation du stock doit ecirctre

comprise entre une limite supeacuterieure et une limite infeacuterieure La limite supeacuterieure est deacutefinie

par le niveau de stockage agrave partir duquel le flux de sortie est eacutegal au flux drsquoentreacutee La limite

infeacuterieure se deacuteduit en donnant agrave i la valeur zeacutero dans lrsquoeacutequation preacuteceacutedente cas pour lequel

une solution explicite est possible

Horizon infeacuterieur du sol

Ce reacuteservoir repreacutesente lrsquohumiditeacute du sol du situeacute en dessous de lrsquohorizon supeacuterieur

mais restant encore dans la zone racinaire (horizons B et C) Lrsquoexceacutedent de la demande

en eacutevapotranspiration nrsquoayant pas encore eacuteteacute satisfaite est alors soustraite de ce

reacuteservoir au taux potentiel avec les mecircmes restrictions que dans le cas de lrsquohorizon

superficiel

Nappe souterraine intermeacutediaire

Il srsquoagit drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini repreacutesentant le premier niveau de stockage des

eaux souterraines En particulier dans les zones calcaires la plupart des fissures

retenant de lrsquoeau communiquent avec un ruisseau plutocirct qursquoavec les nappes profondes

ce reacuteservoir repreacutesente cet eacutetat de fait Deux paramegravetres deacuteterminent les opeacuterations qui

srsquoy deacuteroulent le coefficient de deacutebit et la proportion drsquohumiditeacute qui sort du reacuteservoir pour

entrer dans le canaux Le reacuteservoir eacutetant lineacuteaire la relation entre le stockage et le temps

se deacuteduit immeacutediatement

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Nappe profonde

Il srsquoagit eacutegalement drsquoun reacuteservoir lineacuteaire infini ayant un coefficient de deacutebit constant

Crsquoest de lagrave que les eaux souterraines sont extraites Comme dans le cas preacuteceacutedent la

deacutetermination du flux (deacutebit de lrsquoeacutecoulement) est immeacutediate

Chenaux mineurs

Ce composant repreacutesente le dispatching des eacutecoulements agrave travers des petits

ruisseaux et des fosseacutes et dans des canaux eacutepheacutemegraveres en cas de saturation du bassin

versant Lrsquohydrogramme unitaire est triangulaire avec un temps de base eacutegal agrave 25 fois le

temps de monteacutee

IV12 Les variables drsquoentreacutee et de sortie du modegravele

Les principales variables drsquoentreacutee du modegravele sont

La pluviomeacutetrie Il srsquoagit de pluie moyenne sur le bassin ou le sous bassin versant

consideacutereacute ou des donneacutees brutes des stations pluviomeacutetriques Dans ce dernier cas

HYSIM effectue alors le test de double masse corrige les lacunes agrave lrsquoaide de

reacutegressions et calcule la pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant

Lrsquoeacutevapotranspiration (ETP) Lagrave aussi HYSIM peut recevoir directement lrsquoETP deacutejagrave

calculeacutee ou faire ce travail lui-mecircme quand on lui introduit les diffeacuterents termes de

lrsquoeacutevapotranspiration suivant la formule de Penman

Les autres variables drsquoentreacutees sont

Taux de fusion potentiel de la neige

Recharge et tarissement des riviegraveres

Coefficient de reacutecession de la nappe

Notons cependant que le modegravele peut tourner mecircme dans une situation ougrave les

donneacutees concernant une ou plusieurs de ces variables ne seraient pas disponibles

De mecircme le modegravele se preacutesente avec une certaine souplesse quant au pas de

temps des donneacutees Ce dernier peut en effet ecirctre journalier hebdomadaire mensuel ou

mecircme drsquoune fraction entiegravere journaliegravere

Les variables de sortie sont

Les deacutebits simuleacutes

Les contenances de diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps choisi

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Les flux drsquoeau entre les diffeacuterents reacuteservoirs

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IV13 Les paramegravetres du modegravele

La philosophie de deacuteveloppement de HYSIM est fondeacutee sur le souci de donner une

signification physique reacutealiste agrave tous le paramegravetres auxquels le modegravele fait recours La

plupart des paramegravetres employeacutes sont familiers aux hydrologues crsquoest le cas du reacuteservoir

drsquointerception ou de la superficie du bassin versant par exemple Mais bien drsquoautres

paramegravetres en particulier ceux relatifs agrave la physique du sol sont moins bien eacutevidents

Le bassin versant agrave modeacuteliser peut ecirctre subdiviseacute en sous bassins qui srsquoemboicirctent

Chaque sous bassin peut agrave son tour ecirctre subdiviseacute en plus de trois zones hydrologiques

individualiseacutees par leurs caracteacuteristiques climatiques et de sols Dans ce cas on deacutefinira

alors pour chaque sous-bassin la seacuterie de paramegravetres qui lui est propre Le reacuteseau

hydrographique est eacutegalement scheacutematiseacute en reacuteseau de chenaux

La premiegravere eacutetape de la modeacutelisation est de ce fait de deacutecider de la subdivision en

sous bassins et de la structuration du reacuteseau hydrographique agrave adopter

Ce modegravele est prolifique en paramegravetres On en distingue deux types les paramegravetres

hydrauliques et les paramegravetres hydrologiques

Les paramegravetres hydrauliques concernent les caracteacuteristiques geacuteomeacutetriques la

pente et la rugositeacute des chenaux (Figure 32)

Figure 32 Paramegravetres hydrauliques du modegravele

Les paramegravetres hydrologiques

Ils sont les plus nombreux et on les regroupe en laquo paramegravetres de base raquo et

laquo paramegravetres avanceacutes raquo On les verra plus en deacutetail un peu plus loin

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IV2 MISE EN ŒUVRE DU MODELE SUR LE BASSIN DU KOU

laquo Le calage drsquoun model consiste agrave trouver le jeu optimal de paramegravetres cest-agrave-dire

celui qui optimise (bien souvent minimise) un critegravere numeacuterique permettant de juger de

lrsquoadeacutequation du modegravele pour des donneacutees disponibles En geacuteneacuteral ce critegravere mesure un eacutecart

entre la chronique des valeurs de deacutebits produites par le modegravele et la chronique des valeurs

observeacutees raquo Il traduit la performance du modegravele Ce Critegravere sera pour nous le critegravere de

Nash pour les raisons que nous expliciterons plus loin La deacutetermination des paramegravetres se

fera en deux eacutetapes

Une premiegravere eacutetape ougrave les paramegravetres sont deacutetermineacutes sur la base des

caracteacuteristiques notamment physiques du bassin versant et

Une deuxiegraveme eacutetape drsquoajustement (drsquooptimisation) des paramegravetres

Mais commenccedilons drsquoabord par deacuteterminer la peacuteriode de calage et le pas de temps

des donneacutees

IV21 Choix des eacutechelles de modeacutelisation

IV211 Echelle spatiale

La modeacutelisation hydrologique srsquoopegravere suivant diffeacuterentes eacutechelles spatiales

(KARAMBIRI 2003) On distinguera entre autres

- Premiegraverement lrsquoeacutechelle du bassin versant Cela se traduit par le deacutecoupage du

bassin versant en uniteacutes hydrologiques homogegravenes doteacutees de paramegravetres initiaux

mesureacutes ou estimeacutes qui seront ensuite optimiseacutes au cours du calage

- On peut eacutegalement conduire la modeacutelisation agrave lrsquoeacutechelle de la parcelle en deacuteterminant

les paramegravetres speacutecifiques agrave chaque eacutetat de surface eacuteleacutementaire qui seront ensuite

reporteacutes sur tout le bassin

- hellip

Le modegravele HYSIM est dans le premier cas Le bassin versant est conccedilu comme un

complexe de sous-bassins hydrologiques emboicircteacutes Le calage du modegravele consistera alors agrave

optimiser des paramegravetres deacutetermineacutes ou estimeacutes dans un premier temps sur la base

drsquoobservations et de mesures effectueacutees sur le terrain

La version laquo deacutemo raquo du modegravele que nous utilisons dans le cadre de cette eacutetude est

cependant soumise aux deux limitations suivantes

- Impossibiliteacute de travailler avec des seacuteries de plus de cinq ans de donneacutees

- Impossibiliteacute drsquoutiliser la subdivision en sous-bassins emboicircteacutes tout le bassin versant

devra ecirctre conccedilu comme un ensemble hydrologiquement homogegravene

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Drsquoautre part dans la deuxiegraveme partie de ce rapport nous eacutetions arriveacutes agrave la

conclusion qursquoau niveau des trois stations hydromeacutetriques seacutelectionneacutees seules les donneacutees

de Badara eacutetaient utilisables dans le cadre drsquoune modeacutelisation

Pour ces deux raisons ci-dessus eacutevoqueacutees notre uniteacute drsquoeacutetude sera le sous-bassin

de Badara Sans arriver jusqursquoagrave lrsquoexutoire du bassin versant le poste hydromeacutetrique de

Badara est geacuteographiquement suffisamment bien situeacute en aval des principaux utilisateurs

des ressources en eau du Kou (peacuterimegravetres irrigueacutes station de pompage de lrsquoONEA etc) On

pourra de ce fait assimiler le sous-bassin dont Badara est lrsquoexutoire agrave lrsquoensemble du bassin

versant du Kou sans trop de biais sur les conclusions

IV212 Echelle de temps

Pour ce qui est du pas de temps nous gardons un pas de temps journalier car drsquoune

part le modegravele lrsquoaccepte et drsquoautre part toutes les donneacutees disponibles sont agrave ce pas de

temps

IV22 Choix des eacuteveacutenements agrave modeacuteliser

Lrsquoobjectif principal de cette eacutetude est la deacutetermination du bilan hydrologique La

modeacutelisation devrait aider agrave deacuteterminer un terme important du bilan agrave savoir les volumes

eacutecouleacutes Ce volume est deacutetermineacute par inteacutegration du deacutebit moyen journalier sur la dureacutee sur

laquelle sera effectueacute le bilan Lrsquoeacuteveacutenement agrave modeacuteliser est de ce fait le deacutebit moyen

journalier Les donneacutees journaliegraveres drsquoETP et de pluies srsquoeacutetalent sur la peacuteriode 1996-2002

IV23 Choix des peacuteriodes et des fonctions critegraveres de calage et de validation

IV231 Choix des peacuteriodes de calage et de validation

Nous avons subdiviseacute la peacuteriode totale (1996 agrave 2002) couverte par nos donneacutees en

deux seacuteries de trois ans chacune La premiegravere anneacutee (1996) devant servir pour la mise en

route du modegravele le calage sera fait sur les trois anneacutees suivantes (1997 agrave 1999) dont les

donneacutees sont les meilleures La deuxiegraveme seacuterie (2000 agrave 2002) va ecirctre utiliseacutee pour la

validation

IV232 Choix de la fonction critegravere de calage et de validation

Lorsqursquoil srsquoagit de juger de la qualiteacute drsquoune simulation il est fait appel agrave des fonctions

objectives ou fonctions de critegraveres qui permettent drsquoestimer globalement sous forme drsquoun

seul nombre lrsquoeacutecart entre les sorties calculeacutees et les deacutebits observeacutes Plusieurs fonctions

critegraveres sont utiliseacutees pour lrsquoappreacuteciation des modegraveles pluies-deacutebits Nous pouvons en citer agrave

titre drsquoexemple le critegravere de Fortin (Fortin et al 1971) le critegravere de Nash (Nash et sutcliffe

1970) etchellip

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Pour ce qui est de notre eacutetude nous utiliserons dans un premier temps un critegravere

visuel qui consistera agrave repreacutesenter sur un graphique les valeurs observeacutees des deacutebits en

fonction des valeurs simuleacutees Ensuite ce critegravere visuel sera quantifieacute par la fonction critegravere

de Nash Il est en effet de lrsquoavis de nombreux auteurs que crsquoest la fonction qui permet

drsquoobtenir les meilleurs reacutesultats A preuve cette conclusion des eacutetudes comparatives

SERVAT ET DEZETTER (1990) puis DEZETTER (1991) laquo Au regard des objectifs viseacutes

(reconstitution la plus preacutecise possible des volumes de crue en saison des pluies restitution

de la dynamique des hydrogrammes absence de deacutecalage dans le temps entre les

hydrogrammes observeacutes et calculeacutes) et de la nature des donneacutees disponibles quelque soit

lrsquoalgorithme utiliseacute crsquoest son association avec le critegravere de Nash qui permet drsquoacceacuteder au

meilleur niveau de reacutesultats raquo

La fonction de critegravere de Nash est donneacutee par lrsquoexpression suivante

N

i

moyobs

i

obs

i

obs

N

i

i

Cal

QQ

QQ

NashdeCritegravere

1

2

2

1

)(

)(

1

Avec Qcal Deacutebit calculeacute

Qobs Deacutebit observeacute

Qobs-moy Deacutebit observeacute moyen

On sait que 1NashdeCritere Le modegravele sera alors consideacutereacute

comme performant lorsque la valeur du NashdeCritere est proche de 1 Pour

mieux appreacutecier cette performance nous adoptons lrsquoeacutechelle drsquoappreacuteciation

suivante (PACOME 2004)

Si NashdeCritere gt 08 alors le critegravere de Nash est bon pour le modegravele

Si 07 lt NashdeCritere 08 alors le critegravere de Nash est satisfaisant

Si 06 lt NashdeCritere 0 7 alors le critegravere de Nash est acceptable

Si 05 lt NashdeCritere 0 6 alors le critegravere de Nash est peu acceptable

Si NashdeCritere 05 alors le critegravere de Nash est mauvais

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IV24 Deacutetermination des paramegravetres du modegravele

IV241 Les paramegravetres hydrauliques

Les paramegravetres suivants ont eacuteteacute deacutetermineacutes agrave lrsquoaide des donneacutees topographiques

disponibles et sur la base des observations de terrain Nous adoptons ainsi les dimensions

moyennes suivantes

Largeur en gueule 30 m largeur au plafond = 15 m

Profondeur = 2 m longueur = 40 Km

Pente longitudinale = 2permil Largeur du lit majeur = 100m

Cœfficient de rugositeacute de Manning du chenal = 0033

Cœfficient de rugositeacute de Manning du lit majeur = 006

Figure 33 Valeurs drsquoentreacutee des paramegravetres hydrauliques

IV242 Paramegravetres hydrologiques de base

La deacutetermination de ces paramegravetres a eacuteteacute faite le plus souvent sur la base des

indications donneacutees par le manuel drsquoutilisation du modegravele

Reacuteservoir drsquointerception (Interception Storage)

Une valeur de 2 mm est raisonnable pour les prairies tandis que pour des zones de

forecirct on pourra deacutepasser 10 mm La carte drsquooccupation du sol du bassin montre une

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heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute avec une preacutedominance de zone arbustive (66) suivi de plantations

(19) champ (134) et plaine rizicole (8) Nous retenons de ce fait une valeur 10

mm

Proportion de zone impermeacuteable (Impermeable Proportion)

Il srsquoagit de la proportion de la partie du bassin versant que lrsquoon peut consideacuterer

comme impermeacuteable Ceci inclus non seulement les routes et parkings mais

eacutegalement les aires naturels reacuteputeacutees avoir cette proprieacuteteacute ainsi que la riviegravere elle-

mecircme Une valeur de 002 est typique des zones rurales pour les zones urbaniseacutees

cette valeur pourra deacutepasser 20 Ce dernier taux nous semble exageacutereacute pour le

contexte africain en geacuteneacuterale et pour celui de la valleacutee du Kou en particulier La ville

de Bobo-Dioulasso ne peut pas ecirctre en effet consideacutereacutee impermeacuteabiliseacutee au mecircme

degreacute que le villes anglaises qui appartiennent au contexte de creacuteation et de

conception de HYSIM Nous estimons ce paramegravetre agrave 002 sur la base de la carte

drsquooccupation des sols du bassin versant

Temps de monteacutee des petits chenaux (Time to peak - minor channels)

Ce paramegravetre controcircle la simulation de la reacuteponse des canaux affluents

mineurs qui nrsquoauront pas eacuteteacute pris en compte dans la scheacutematisation du reacuteseau

hydrographique Ce paramegravetre srsquoestime par la formule suivante

470)(82 SLTp

Ougrave Tp = Temps de monteacutee en heures

L = longueur de la riviegravere consideacutereacutee en km

S = pente de la riviegravere consideacutereacutee mkm

On retiendra comme valeur du paramegravetre la moyenne des Tp calculeacutes avec la formule

preacuteceacutedente pour 4 agrave 5 affluents mineurs

Ce paramegravetre a eacuteteacute deacutetermineacute agrave lrsquoaide de la carte topographique de la valleacutee du Kou

On trouve Tp = 43h

Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

Sa valeur est normalement comprise entre 500 et 1000 mm mais cela

deacutependra surtout des types de veacutegeacutetations et de sols en preacutesence Ce paramegravetre

deacutetermine la capaciteacute de reacutetention totale des horizons superficiel et infeacuterieur du sol Il

est cependant difficile agrave deacuteterminer agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant crsquoest donc par

iteacuteration que nous le deacuteterminerons en partant drsquoune valeur de 1000 mm

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Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Crsquoest lrsquoun des plus importants paramegravetres du modegravele car il controcircle la

reacuteponse du sol Sa valeur se deacutetermine agrave lrsquoaide du tableau 18 avec comme entreacutee la

texture du sol Dans notre cas sa valeur est de 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et lrsquohorizon

qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute entre les deux

horizons du sol Sa valeur varie de 50 mmh pour les sols argileux agrave plus de

200mmh pour le sable Pour commencer les iteacuterations on prendra comme valeur de

deacutepart soit le double de la valeur donneacutee par le tableau 18 soit la valeur par deacutefaut

du modegravele qui est de 10 mmh Ce paramegravetre est en effet normalement moduleacute et

ajusteacute par le modegravele

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

Ce paramegravetre controcircle le taux de transfert de lrsquohumiditeacute du sol vers la nappe

souterraine En lrsquoabsence de nappe souterraine la valeur de ce paramegravetre est zeacutero

Dans le cas contraire sa valeur va de 10 mmh pour les sols lourds agrave 100 mmh et

plus pour les sols sableux et graveleux On pourra comme preacuteceacutedemment utiliser les

valeurs du tableau 18 ou garder la valeur par deacutefaut de 10 mmh donneacute par le

modegravele agrave titre de valeur de deacutemarrage car ce paramegravetre est eacutegalement moduleacute et

ajusteacute automatiquement

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-off from

the upper horizon at saturation)

La valeur de ce paramegravetre est ajusteacutee au cours de la calibration en partant de

la valeur par deacutefaut de deacutemarrage de 10 mmh

Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

La proceacutedure de deacutetermination de ce paramegravetre est la mecircme que celle du

paramegravetre preacuteceacutedent

Coefficient de reacutecession de la nappe (groundwater recession)

La valeur de ce paramegravetre est donneacutee par la relation suivante

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)1(

12 )( mqqrecessiondetCoefficien

Ougrave q1 et q2 sont respectivement les deacutebits au deacutebut et agrave la fin de la saison segraveche et

m la dureacutee en mois de cette saison segraveche

Tableau 18 Paramegravetres hydrologiques en fonction de la texture du sol

Texture Teneur

en argile

()

PSDI Pression

de

bouillone

ment

permeabiliteacute

mmh

Porositeacute Humiditeacute

residuelle

Peat 0 050 100 500 070 010

Sable 3 025 120 630 040 010

Loamy Sand 6 023 90 560 041 010

Marne sableuse 9 020 220 125 044 015

Silt Loam 14 019 80 26 049 015

Loam 19 018 500 25 045 015

Sandy Clay Loam 28 014 300 23 042 015

Silty Clay Loam 34 013 360 6 048 020

Limon argileux 34 012 630 9 048 020

Argile sableuse 43 010 150 8 043 020

Argile limoneuse 49 010 490 4 049 020

Argile 63 009 410 4 048 025

Nota

1 Ces valeurs sont baseacutee sur des donneacutee expeacuterimentales Certains parmis elles varient drsquoune maniegravere

rendant difficile lrsquoestimation drsquoune moyenne quand plusieurs types de sols sont concerneacutes A titre

drsquoexemple dans le cas de la pression de bouillonnement la valeur par deacutefaut de 250 doit ecirctre utiliseacutee agrave

moins que le bassin versant ne soit agrave 100 drsquoun type particulier

2 La teneur en argile et lrsquohumiditeacute reacutesiduelle ne sont pas utiliseacutees par HYSIM mais incluses dans le

tableau agrave titre de compleacutement

Coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (Precipitation correction factor)

Ce paramegravetre a eacuteteacute preacutevu pour corriger une eacuteventuelle sous-estimation ou

une eacuteventuelle surestimation de la pluviomeacutetrie Le test de sensibiliteacute a montreacute que le

modegravele reacuteagit trop par rapport agrave la pluviomeacutetrie de sorte que les deacutebits simuleacutes sont

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nettement supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes Lrsquointroduction de ce paramegravetre en

diminuant (dans notre cas) la pluviomeacutetrie permet alors de coller les deacutebits simuleacutes

avec les deacutebits observeacutes Apregraves plusieurs essais la valeur de 06 a eacuteteacute retenue

Coefficient de correction de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (Potential

evapotranspiration correction factor)

La deacutetermination de lrsquoeacutevapotranspiration eacutetant reacuteputeacutee moins preacutecise que celle

de la pluviomeacutetrie crsquoest sur ce paramegravetre que lrsquoon va le plus souvent jouer pour

obtenir lrsquoeacutequilibre du bilan hydrologique (optimisation agrave paramegravetre unique)

Superficie du sous-bassin (sub-catchment area)

Crsquoest la superficie du sous bassin versant en km2 Elle est de 989 km2

IV243 Paramegravetres hydrologiques avanceacutes

Ils ne sont dits laquo avanceacutes raquo que parce que le modegravele est moins sensible agrave leur

modulation Le plus souvent on se contentera des valeurs par deacutefaut suggeacutereacutees

Permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la surface de lrsquohorizon superficiel (saturated

permeability at the top of the Upper horizon boundary)

La valeur par deacutefaut proposeacutee et que nous retiendrons est 1000 mmh

Proportion de stockage dhumiditeacute dans lhorizon supeacuterieur

Cest un paramegravetre difficile agrave ajuster avec assurance Mais il serait peu

commun de deacutepasser la valeur par deacutefaut de 03 Srsquoil se trouve que la reacuteponse du

modegravele agrave de petits orages est geacuteneacuteralement tregraves faible la valeur de ce paramegravetre

peut ecirctre reacuteduite cest-agrave-dire que lhorizon supeacuterieur se remplira plus rapidement et

se deacutechargera aussitocirct

Rapport de la surface du bassin versant souterrain participant au bilan au bassin

versant de surface (Ratio of Contributing Groundwater Catchment Area to Surface

Catchment Area)

Ce ratio tient compte du fait que les deux bassins pourraient ne pas coiumlncider

Proportion du bassin versant qui soit sans contribution de nappe souterraine

(Proportion of Catchment without Contributing Groundwater)

Idem avec le paramegravetre preacuteceacutedent

Proportion de zone mareacutecageuse (Riparian proportion) soumise agrave

lrsquoeacutevapotranspiration au taux potentiel pendant toute lrsquoanneacutee et ce mecircme quand tout le

reste du bassin versant serait sec

Porositeacute (prosity)

Le tableau 18 donne une valeur de 44

Pression de bouillonnement (bubbling pressure)

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Cette valeur repreacutesente la succion capillaire agrave partir de laquelle des bulles

apparaissent quand le sol est soumis agrave un assegravechement Ce paramegravetre est lun des

deux paramegravetres qui commandent la reacuteponse de la succion capillaire dans le sol agrave la

teneur en eau Des valeurs typiques sont indiqueacutees dans le tableau 18 mais la

valeur par deacutefaut approprieacutee pour un bassin versant reacuteputeacute heacuteteacuterogegravene est 250

Coefficient de reacutecession de la nappe souterraine intermeacutediaire

Valeur par deacutefaut 05

Proportion drsquohumiditeacute quittant les nappes intermeacutediaires en direction des canaux

Valeur par deacutefaut 0

Facteur drsquointerception

Ceci est un coefficient de pondeacuteration de lrsquoeacutevapotranspiration qui se produit au

droit du reacuteservoir drsquointerception Lrsquoeacutevaporation srsquoy produit en effet agrave un taux

eacutequivalent agrave ce qui se produirait sur un plan drsquoeau libre dont le taux est nettement

supeacuterieur agrave lrsquoeacutevapotranspiration Valeur par deacutefaut 1

IV244 Test de sensibiliteacute

Ce test permet drsquoidentifier les paramegravetres qui influencent le plus les reacutesultats du

modegravele Le test a consisteacute agrave faire varier les paramegravetres dans des plages raisonnables et

reacutealistes vis agrave vis des observations de terrain A lrsquoissu de ce test on fait le constat suivant

- Le facteur de zone impermeacuteable a de lrsquoinfluence sur lrsquoeffet des petites pluies sur les

deacutebits Plus ce facteur est grand plus les deacutebits simuleacutes seront eacuteleveacutes

- La profondeur racinaire a une grande influence sur les volumes et les deacutebits ruisseleacutes

Le volume ruisseleacute croit en sens inverse de la profondeur racinaire

- Le facteur de reacutecession de la nappe a quant agrave lui de lrsquoinfluence sur le deacutebit de saison

segraveche ou deacutebit de base

- Les facteurs de correction de la pluviomeacutetrie et de lrsquoeacutevapotranspiration jouent dans le

mecircme sens que le deacutebit Quand les deacutebits simuleacutes sont supeacuterieurs aux deacutebits observeacutes

il faut diminuer le paramegravetre de correction de la pluie et augmenter celui de lrsquoETP Mais

ces deux paramegravetres ont moins de conseacutequences que la profondeur racinaire

- Un autre facteur dont lrsquoinfluence sur les deacutebits et les volumes est important crsquoest lrsquoindice

de composition granulomeacutetrique Plus cet indice est grand moins il y a drsquoeacutecoulement

Mais cela a une influence positive sur le deacutebit de base

Les autres facteurs comme les permeacuteabiliteacutes ont eacutegalement des influences notables sur

lrsquoeacutecoulement mais comme ces paramegravetres sont optimiseacutes automatiquement on nrsquoen tiendra

pas trop compte

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IV245 Optimisation des paramegravetres du modegravele

Lrsquooptimisation des paramegravetres a pour but de trouver le jeu de paramegravetres qui

rapproche le plus possible le comportement du modegravele de celui du bassin modeacuteliseacute la

similitude des comportements eacutetant quantifieacutee par un critegravere (fonction objectif) servant agrave

lrsquooptimisation des paramegravetres et mesurant ce degreacute de similitude

Lrsquooptimisation des paramegravetres se fait en deux eacutetapes

Lrsquooptimisation agrave paramegravetre unique Crsquoest lrsquooptimisation par ajustement de

lrsquoun des trois paramegravetres suivants

- Le coefficient correcteur de la pluviomeacutetrie

- Le coefficient correcteur de lrsquoeacutevapotranspiration

- Et la profondeur racinaire

Le choix du paramegravetre agrave ajuster va largement deacutependre de la qualiteacute des donneacutees

pluviomeacutetriques Si ces donneacutees donnent une bonne couverture spatiale du bassin (cest-agrave-

dire une bonne repreacutesentativiteacute) il serait alors preacutefeacuterable drsquooptimiser le coefficient correcteur

de lrsquoeacutevapotranspiration potentielle (ETP) Dans le cas contraire choisir le coefficient

correcteur de la pluviomeacutetrie La profondeur racinaire ne sera choisie que dans le seul cas

ougrave les donneacutees pluviomeacutetriques et drsquoeacutevapotranspiration seraient tregraves sucircres

Lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres

Lrsquooptimisation porte sur quatre au moins des six paramegravetres suivants

1) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la limite entre lrsquohorizon superficiel et

lrsquohorizon qui lui est infeacuterieur (Saturated permeability at the horizon boundary)

2) Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (Saturated

permeability at the base of the lower horizon)

3) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon superficiel (interflow run-

off from the upper horizon at saturation)

4) Permeacuteabiliteacute horizontale agrave saturation de lrsquohorizon infeacuterieur (interflow run-

off from the lower horizon at saturation)

5) Profondeur racinaire (soil rooting depth (mm))

6) Indice granulomeacutetrique (Pore Size Distribution Index (PSDI))

Quatre fonctions objectives sont disponibles dans cette option drsquooptimisation agrave

multiples paramegravetres En effet lrsquoon doit choisir lrsquoune de ces quatre fonctions avant de lancer

lrsquooptimisation HYSIM va alors essayer de minimiser cette fonction objective en choisissant

une direction agrave partir du jeu initial de paramegravetres pour effectuer des deacuteplacements dans

lrsquoespace ces derniers et calculer la valeur de la fonction au nouveau point Srsquoil y a

ameacutelioration lrsquoopeacuteration est renouveleacutee agrave partir de ces nouveaux paramegravetres Sinon on

choisit une nouvelle direction agrave partir de ce mecircme point

Ces quatre fonctions objectives sont les suivantes

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Promotion (2006) 74

a) Erreur reacuteduite destimation (Reduced error estimate (REE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

5022 )()( mR FFFFEER

Ougrave F = Deacutebit moyen journalier simuleacute

Fm = Deacutebit moyen journalier observeacute

FR = Deacutebit journalier observeacute

Cette fonction donne le mecircme poids agrave des erreurs eacutequivalentes par exemple une

erreur de 1m3s aura le mecircme poids que le deacutebit soit de 10 ou de 1m3s Le choix du

REE est bien indiqueacute pour la modeacutelisation des eacutecoulements ou pour des bassins

versants agrave activiteacute saisonniegravere

b) Erreur proportionnelle destimation (Proportional error of estimate (PEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

502 )1())(( nFFFEEP RR

Ougrave n deacutesigne le nombre de jours utiliseacutes pour le calage et les autres termes restent

tels que deacutefinis ci-dessus Cette fonction conduit agrave la minimisation des erreurs

proportionnelles par exemple une erreur de 1m3s ougrave le deacutebit est de 10m3s a le mecircme

poids qursquoune erreur de 01m3s ougrave le deacutebit est de 1m3s Cette fonction objective est

particuliegraverement utile dans le cas des eacutecoulements lents

c) Erreur extrecircme destimation (Extreme error of estimate (EEE))

Elle est donneacutee par la formule suivante

50)1(()))()((( nFFFFFFEEE mRmR

Cette fonction objective donne des poids plus grands aux extrecircmes (maxi et mini)

Elle sera geacuteneacuteralement preacutefeacutereacutee agrave toutes les autres Ce sera celle que nous allons

utiliser

d) Deacutebit de base (base flow)

Cette fonction est baseacutee sur la somme des carreacutes des erreurs des deacutebits de base

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Promotion (2006) 75

IV3 RESULTATS ET DISCUSSIONS

IV31 Analyse de la qualiteacute des reacutesultats du modegravele

La pluviomeacutetrie moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee par la meacutethode des

polygones de Thiessen et agrave partir des observations faites sur trois stations assez bien

reparties dans lrsquoespace Elle nous parait de ce fait plus sucircre que lrsquoeacutevapotranspiration qui a

eacuteteacute deacutetermineacutee agrave partir drsquoune seule station Crsquoest pour cette raison que nous avons choisi de

jouer sur le coefficient se rapportant agrave lrsquoETP dans lrsquoeacutetape de lrsquooptimisation agrave paramegravetre

unique

Pour lrsquooptimisation agrave multiples paramegravetres nous avons joueacute sur les quatre paramegravetres

que le concepteur conseille dans les cas courants (voir paragraphe IV244)

Apregraves plusieurs simulations ougrave nous avons chaque fois deacutetermineacute la fonction critegravere

nous sommes arriveacute au reacutesultat suivant

Tableau 19 Valeurs des paramegravetres de base issues du calage

Reacuteservoir drsquointerception (mm)

10

Proportion de terrain impermeacuteable 010

Temps de monteacutee (heure) 43

Profondeur racinaire (mm) 6000

Index de composition granulomeacutetrique 025

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation a lrsquointerface des deux horizons (mmh) 140

Permeacuteabiliteacute verticale agrave saturation agrave la base de lrsquohorizon infeacuterieur (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon superficiel (mmh) 14

Ecoulement hypodermique horizon infeacuterieur (mmh) 11

Facteur de reacutecession de la nappe (par mois) 0999

Facteur de correction de la pluviomeacutetrie 060

Facteur de correction de lrsquoeacutevapotranspiration 0307

Surface du bassin versant (Km2) 989

Il convient de voir si les valeurs de paramegravetres trouveacutes sont reacutealistes La critique va

porter sur les paramegravetres marqueacutes par un asteacuterix dans le tableau 19 les autres paramegravetres

ayant deacutejagrave eacuteteacute choisis sur la base des donneacutees de terrain

La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave lrsquointerface des deux couches (140 mm) est

caracteacuteristique des terrains sableux (voir tableau 20) et ceci correspond agrave notre terrain

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La permeacuteabiliteacute agrave saturation agrave la base de la couche infeacuterieure est

caracteacuteristique de sols lourds ce qui est eacutegalement le cas du bassin du Kou

Quant aux eacutecoulements hypodermiques les taux qui sont les leurs nous

semblent raisonnables

La valeur de la profondeur racinaire semble cependant exageacutereacutee mais crsquoest

tout de mecircme une valeur plausible du fait de la nature seacutedimentaire du terrain et drsquoapregraves

CHABI GONNI (2003) la nappe se situerait en moyenne agrave 20 m de profondeur

Le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie (060) semble ecirctre faible Cela

pourrait srsquoexpliquer par les diverses preacutelegravevements en amont de Badara car les erreurs sur la

mesure de la pluie ne pourraient agrave elle seule expliquer un rabattement de 40 pour passer

de la pluie mesureacutee agrave la pluie efficace

Le coefficient de correction de lrsquoETP semble ecirctre eacutegalement sous-estimeacute Cela

pourrait srsquoexpliquer par la faiblesse du coefficient de correction de la pluviomeacutetrie Les

valeurs de ces deux derniers paramegravetres posent la question de la surparametrisation du

modegravele

Tableau 20 Coefficient de permeacuteabiliteacute en fonction de la texture du sol (Tireacute du cours drsquoHydrogeacuteologie

de M DIENG (EIER))

Diamegravetre (mm) 5 005 0005

Nature des

sols

Graviers ou

Gravillons sans

eacuteleacutements fins

Sable pur ou sable

et Gravier sans

eacuteleacutements fins

Sable tregraves fin silts

et meacutelange de sables

et argiles

Argiles

homogegravenes

K en ms 1 10-2

10-5

10-9

Tregraves bonne Bonne Mauvaise Impermeacuteable

Les valeurs des paramegravetres deacutetermineacutes agrave partir du calage sont reacutealistes et

acceptables

IV32 Analyse des reacutesultats du calage

Les graphiques des figures 34 agrave 39 preacutesentent les reacutesultats du calage Lrsquoobservation

visuelle des graphiques et les valeurs du critegravere de Nash sur les deacutebits et de lrsquoerreur relative

sur les volumes du tableau 21 autorisent les remarques suivantes

Critegravere de Nash gt 06 bonne restitution des deacutebits cependant lrsquoobservation

des graphiques (semis des points) montre que le modegravele a tendance agrave sous-estimer les

deacutebits maximums et moyens (simuleacutes) Par contre les deacutebits minimums simuleacutes sont

surestimeacutes

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Lrsquoerreur relative exprimeacutee par la diffeacuterence entre les volumes observeacutes et

simuleacutes est infeacuterieure en valeur absolue agrave 5 ce qui est acceptable drsquoougrave nous concluons

qursquoil y a une bonne restitution des volumes

Une bonne synchronisation des deacutebits observeacutes et simuleacutes au cours des

anneacutees 1997 et 1999 par contre au deacutebut de lrsquoanneacutee 1998 on constate un certain

deacutecrochage des deux courbes cela peut ecirctre du agrave la qualiteacute des donneacutees drsquoobservation Le

modegravele annonce une crue cela est confirmeacute en regardant lrsquohistogramme des pluies ougrave on

peut remarquer qursquoil y a effectivement une pluie correspondant agrave ce jour La courbe des

deacutebits observeacutes reste cependant muette lagrave-dessus

Il y a une meilleure sensibiliteacute du modegravele aux eacuteveacutenements pluvieux mecircmes les

plus faibles par rapport aux deacutebits observeacutes

Tableau 21 Critegravere de Nash au calage

Date 1997 1998 1999 1997-1999

Nash 061 079 086 076

Erreur relative

()

01 34 05 22

Correacutelation ()

079 892 938 883

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacute

bit

s (

m3

s)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

RecordedNash (1997) = 061

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Figure 34 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash(Q)= 061

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1997

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

11

19

97

11

61

99

7

13

11

99

7

21

51

99

7

23

19

97

31

71

99

7

14

19

97

41

61

99

7

15

19

97

51

61

99

7

53

11

99

7

61

51

99

7

63

01

99

7

71

51

99

7

73

01

99

7

81

41

99

7

82

91

99

7

91

31

99

7

92

81

99

7

10

13

19

97

10

28

19

97

12

11

19

97

11

27

19

97

12

12

19

97

12

27

19

97

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Figure 35 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

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1998

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bs

erv

eacutes

(m

3s

)

Nash(1998)=079

Figure 36 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1998

0

5

10

15

20

25

11

19

99

11

71

99

9

22

19

99

21

81

99

9

63

19

99

32

21

99

9

74

19

99

42

31

99

9

95

19

99

52

51

99

9

10

61

99

9

62

61

99

9

12

71

99

9

72

81

99

9

81

31

99

9

82

91

99

9

91

41

99

9

93

01

99

9

10

16

19

99

11

11

99

9

11

17

19

99

31

21

99

9

12

19

19

99

Dates

Deacuteb

its

m3

s)

0

20

40

60

80

100

120

Plu

ies

(m

m)

Pluviometrie

Simulated

Recorded

Nash (1999)=086

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Promotion (2006) 80

Figure 37 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

1999

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacute

bit

s o

bserv

eacutes (

m3s

)

Nash (1999)=086

Figure 38 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 1999

IV33 Analyse des reacutesultats de la validation

La calibration ou calage a consisteacute en gros agrave partir de la pluviomeacutetrie et de

lrsquoeacutevapotranspiration pour deacuteterminer les paramegravetres du modegravele La validation sera lrsquoopeacuteration

inverse permettant drsquoeacutevaluer la performance du modegravele (muni des paramegravetres deacutetermineacutes en

calibration) agrave deacutecrire fidegravelement le processus hydrologique au sein du bassin versant Pour

ce faire on fait tourner le modegravele pour une peacuteriode autre que celle ayant servi agrave la calibration

et on compare les reacutesultats ainsi obtenus aux reacutesultats mesureacutes Nous analysons lagrave aussi la

restitution des volumes drsquoeau eacutecouleacutes et des deacutebits avec les mecircmes moyens qursquoau calage

(tableau 22 et figures 39 agrave 44)

Le critegravere de Nash que nous trouvons est de 06 pour chaque anneacutee du calage prise

individuellement ou pour lrsquoensemble des trois anneacutees Cela confirme le fait que modegravele

restitue de faccedilon acceptable les deacutebits Les deacutebits maximums et moyens sont lagrave aussi

minoreacutes par rapport aux observations Lrsquoobservation est valable pour les deacutebits minimums

eacutegalement Le biais est assez net pour 2001 et 2000

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Promotion (2006) 81

Lrsquoerreur sur le volume est pour chaque anneacutee prise individuellement ou pour

lrsquoensemble de la peacuteriode de calage tregraves eacuteleveacutee car deacutepassant mecircme les 10 Cela est agrave

imputer agrave la qualiteacute des donneacutees de cette peacuteriode

Il y a une bonne synchronisation entre deacutebits simuleacutes et observeacutes en particulier pour

les deacutebits maximums

On observe lagrave aussi une bonne sensibiliteacute aux eacuteveacutenements pluvieux

Tableau 22 Critegravere de Nash et erreur relative sur le volume en validation

Date 2000 2001 2002 2000-2002

Nash 066 063 056 061

Erreur relative

()

130 240 110 22

0

5

10

15

20

25

30

01

01

20

00

16

01

20

00

31

01

20

00

15

02

20

00

03

01

20

00

16

03

20

00

31

03

20

00

15

04

20

00

30

04

20

00

15

05

20

00

30

05

20

00

14

06

20

00

29

06

20

00

14

07

20

00

29

07

20

00

13

08

20

00

28

08

20

00

09

12

20

00

27

09

20

00

10

12

20

00

27

10

20

00

11

11

20

00

26

11

20

00

12

11

20

00

26

12

20

00

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Nash(2000) = 066

Figure 39 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 82

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2000) = 066

Figure 40 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2000

0

5

10

15

20

25

30

11

20

01

11

72

00

1

22

20

01

21

82

00

1

63

20

01

32

22

00

1

74

20

01

42

32

00

1

95

20

01

52

52

00

1

10

62

00

1

62

62

00

1

12

72

00

1

72

82

00

1

81

32

00

1

82

92

00

1

91

42

00

1

93

02

00

1

10

16

20

01

11

12

00

1

11

17

20

01

31

22

00

1

12

19

20

01

Dates

Deacuteb

its (

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies (

mm

)

Pluie

Deacutebits simuleacutes

Deacutebits observeacutes

Figure 41 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

Promotion (2006) 83

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash(2001) = 063

Figure 42 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2001

0

5

10

15

20

25

30

11

20

02

11

52

00

2

12

92

00

2

12

22

00

2

22

62

00

2

12

32

00

2

32

62

00

2

94

20

02

42

32

00

2

75

20

02

52

12

00

2

46

20

02

61

82

00

2

27

20

02

71

62

00

2

73

02

00

2

81

32

00

2

82

72

00

2

10

92

00

2

92

42

00

2

81

02

00

2

10

22

20

02

51

12

00

2

11

19

20

02

31

22

00

2

12

17

20

02

12

31

20

02

Dates

Deacuteb

its

(m

3s

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Plu

ies

(m

m)

Pluie

Simulated

Recorded

Nash (2002) = 06

Figure 43 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 84

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Deacutebits simuleacutes (m3s)

Deacuteb

its

ob

se

rveacute

s (

m3

s)

Nash (2002) = 06

Figure 44 Comparaison des deacutebits simuleacutes et observeacutes 2002

IV34 Reconstitution des donneacutees hydromeacutetriques manquantes agrave laide du modegravele

La simulation consiste agrave mettre en œuvre le modegravele caleacute preacuteceacutedemment pour

deacuteterminer les deacutebits correspondants agrave des peacuteriodes sans observation hydromeacutetrique ou

dont les donneacutees contiennent des lacunes

Nous retenons comme peacuteriode de simulation la peacuteriode comprise entre 1986 et 2003

qui correspond agrave celle dont les observations des trois stations pluviomeacutetriques utiliseacutees plus

haut sont disponibles

A lrsquoanalyse des reacutesultats nous faisons le constat suivant

Drsquoune maniegravere geacuteneacuterale les variations des deacutebits suivent les saisons

meacuteteacuteorologiques Pendant la saison des pluies le deacutebit augmente et atteint son maximum en

aoucirct (53m3s) Les deacutebits baissent rapidement agrave partir drsquooctobre et continuerons ensuite agrave

baisser graduellement de novembre agrave juin Le deacutebit drsquoeacutetiage moyen (correspondant agrave la

peacuteriode de deacutecembre agrave mai) est de lrsquoordre de 07m3s La figure 45 illustre la variation inter-

saisonniegravere du deacutebit moyen

Le deacutebit moyen annuel calculeacute pour la peacuteriode de 1984 agrave 2003 est de 17m3s le

volume eacutecouleacute correspondant srsquoeacutelegraveve agrave 536 million de m3 On obtient ainsi un coefficient

drsquoeacutecoulement de 53

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MODELISATION

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000100200300400500600

Janv

ier

Mar

sM

ai

Juillet

Sep

tem

bre

Nov

embr

e

Mois

Deacute

bit

s (

m3

s)

Figure 45 Variation saisonniegravere du deacutebit du Kou

Pour analyser les variations interannuelles des deacutebits nous avons appliqueacute la

meacutethode de la moyenne mobile au deacutebit drsquoeacutetiage cest-agrave-dire de deacutecembre agrave mai Lrsquoanalyse

des deacutebits annuels (figure 46) ne permet pas en effet de conclure sur lrsquoeacutevolution des

deacutebits car des anneacutees ougrave les deacutebits paraissent eacuteleveacutes il peut y avoir des mois sans

eacutecoulement en fait compenseacutes par des mois pluvieux

000

050

100

150

200

250

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

anneacutees

Deacuteb

its (

m3s

)

Deacutebit moyen annuel

Figure 46 Variabiliteacute du deacutebit moyen annuel

Bilan en eau et eacutetude comparative des eacutecoulements du bassin versant du Kou

MODELISATION

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Promotion (2006) 86

000

020

040

060

080

100

120

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

deacuteb

it(m

3s

)

Deacutebit deacutetiage

Moyenne arithmetique

Moyenne mobile

Figure 47Application de la moyenne mobile aux deacutebits simuleacutes

A lrsquoissue du test de la moyenne mobile le constat est qursquoon ne deacutecegravele pas de

tendance Cela est normal car le deacutebit est fonction de la pluviomeacutetrie qui elle-mecircme ne

connaicirct pas de tendance comme nous lrsquoavons vu plus loin

IV35 Conclusion

HYSIM est un modegravele prolifique en paramegravetres ce qui a rendu le calage tregraves

laborieux La multipliciteacute des paramegravetres peut eacutegalement conduire agrave des solutions locales

Un autre fait deacuteplorable crsquoest la petitesse de la chronique utiliseacutee Il faut eacutegalement citer le

fait que la station hydromeacutetrique dont les donneacutees ont eacuteteacute utiliseacutees nrsquoest pas celle qui est le

plus agrave lrsquoaval du bassin versant Cela est de nature agrave biaiser le reacutesultat obtenu Cependant la

mise en oeuvre de HYSIM sur le bassin du Kou a donneacute des bons reacutesultats On peut donc

lrsquoemployer pour simuler les deacutebits et compleacuteter les donneacutees neacutecessaires au calcul du bilan

hydrologique

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V BILAN EN EAU DU BASSIN

V1 APPROCHE METHODOLOGIQUE

Faire un bilan hydrique agrave lrsquoeacutechelle drsquoun objet revient toujours agrave consideacuterer que la loi

de conservation de la masse est satisfaite pour la peacuteriode retenue

Le bilan hydrologique que lrsquoon peut comparer agrave une simple opeacuteration comptable vise

agrave eacutetablir le budget entre les entreacutees et les sorties en eau dune uniteacute hydrologique deacutefinie

pendant une peacuteriode de temps donneacute

Dans sa formulation la plus geacuteneacuterale il seacutecrit

)( huRETRQP

Tout ce qui tombe (P) dans un espace hydrologique et dans un laps de temps donneacute

soit seacutecoule (Q) soit repart dans latmosphegravere par eacutevapotranspiration (ETR) soit participe agrave

la recharge des reacuteserves en eau du sol (Ru) ou du sous-sol (Rh) Les variations de reacuteserve

peuvent ecirctre eacutegalement neacutegatives et contribuer aux eacutecoulements etou agrave

leacutevapotranspiration

La meacutethodologie ci-dessous deacuteveloppeacutee consistera agrave deacuteterminer tous les termes du

bilan hydrologique et agrave poser lrsquoeacutequation du bilan On prendra le cas drsquoune anneacutee moyenne

drsquoune anneacutee deacutecennale segraveche et drsquoune anneacutee deacutecennale humide

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V2 LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN

V21 Les apports pluviomeacutetriques

La pluviomeacutetrie annuelle moyenne sur le bassin versant a eacuteteacute deacutetermineacutee dans la

premiegravere partie De mecircme une analyse freacutequentielle en a eacuteteacute faite Cela a reacuteveacuteleacute lrsquoextrecircme

variabiliteacute interannuelle de la pluie Crsquoest pour cette raison que dans cette eacutevaluation des

apports nous prenons le cas drsquoune pluie en anneacutee moyenne (1996) en anneacutee deacutecennale

segraveche (2001) et en anneacutee deacutecennale humide (1998) La surface eacutetant de 989 km2 nous en

deacuteduisons les volumes des apports pluviomeacutetriques correspondant aux anneacutees retenues

pour lrsquoeacutetude du bilan Les reacutesultats sont consigneacutes au tableau

Tableau 23 Volumes des apports pluviomeacutetrique pour des cas de pluies en anneacutee moyenne deacutecennale

segraveche et deacutecennale humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Hauteur (mm) 9299 7888 11579

Volume apports (m3) 919 671 800 780 123 200 1 145 163 100

V22 Les eacutecoulements

Les deacutebits correspondant agrave la peacuteriode de 1984 agrave 2003 ont eacuteteacute simuleacutes avec le modegravele

HYSIM Ils sont catalogueacutes en annexe IV Nous notons au tableau 24 les lames eacutecouleacutees

les deacutebits moyens et les volumes eacutecouleacutes correspondant aux anneacutees du bilan

Tableau 24 Volumes eacutecouleacutes correspondant agrave des exemples de pluies moyenne deacutecennale segraveche et humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Deacutebit moyen annuel (m3s)

1501 1233 1952

Volume eacutecouleacute (m3) 47 274 200 29 768 900 61 318 000

Coefficient drsquoeacutecoulement ()

51 50 54

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On note un tregraves faible coefficient drsquoeacutecoulement quelque soit le quantile consideacutereacute A

titre de comparaison lrsquoeacutetude IWACO (1989) citeacutee par BERTHIAUD (2001) a trouveacute un

coefficient drsquoeacutecoulement de 52 pour la peacuteriode de 1974 agrave 1985

V23 Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle

Lrsquoeacutevapotranspiration reacuteelle (ETR) est lrsquoune des variables de sortie du modegravele Nous

preacutesentons dans le tableau 25 suivant les valeurs correspondant agrave lrsquoETR des anneacutees du

Bilan

Tableau 25Valeurs de lrsquoETR de 1996 2001 et 1998

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

LrsquoETR reste au mecircme niveau quelque soit lrsquoissu de la saison des pluies Elle est cependant

plus accentueacutee en anneacutee segraveche agrave cause de la faible teneur en eau de lrsquoair

V24 La variation du stock des diffeacuterents reacuteservoirs

Le modegravele sort eacutegalement lrsquoeacutetat des diffeacuterents reacuteservoirs au pas de temps journalier

On peut donc calculer la variation du contenu de chaque reacuteservoir et de lagrave la variation de

stock totale au cour drsquoune peacuteriode (tableau 26)

Tableau 26 Variation du stock au cours drsquoune anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et deacutecennale

humide

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Neige 00 00 00

Interception 00 00 00

Horizon superficiel -689 -1859 452

Horizon infeacuterieur -22 -45 130

Nappe intermeacutediaire 00 00 00

Nappe souterraine -223 -223 -217

Chenaux mineurs 00 00 01

Variation du stock totale (mm)

-931 -21268 +3656

On constate une variation de stock (Stockfinal ndash Stockinitial) neacutegative en anneacutee moyenne

et en anneacutee segraveche Les deux premiegraveres couches du sol perdent leurs eaux au profit de la

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demande eacutevaporative De mecircme elles sont mises agrave contribution ainsi que la nappe

souterraine pour renflouer la riviegravere En anneacutee humide les horizons superficiel et infeacuterieur du

sol sont reacutealimenteacutes

V25 Bilan en eau du bassin versant

Le tableau 27suivant preacutesente le bilan

Tableau 27 Bilan en eau du bassin versant du Kou

Anneacutee moyenne

Anneacutee deacutecennale segraveche

Anneacutee deacutecennale humide

Anneacutee correspondante

1996 2001 1998

Pluie (mm) 9299 7888 11579

Pluie efficace (mm) 5579 4733 6947

Lame eacutecouleacutee (mm) 478 301 62

Evapotranspiration reacuteelle (mm)

6247 6605 6298

Variation du stock (mm)

- 931 - 21268 + 3656

Fermeture (mm) -215 -46 395

La fermeture du bilan nrsquoest pas nulle Mais les eacutecarts sont faibles et acceptables

drsquoautant plus qursquoils sont imputables aux erreurs et incertitudes dans la deacutetermination des

diffeacuterents termes du bilan Pour obtenir la fermeture du bilan nous avons du consideacuterer la

pluie efficace plutocirct que la pluie reacuteellement observeacutee dans lrsquoeacutequation du bilan En calculant le

bilan avec la pluie observeacutee obtenons les eacutecarts suivants 3501 mm pour 1996 3108 mm

pour 2001 et 3993 mm pour 1998 La pluie efficace est deacutetermineacutee en multipliant la pluie

observeacutee par le coefficient de correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute dans lrsquoeacutetape de calage

du modegravele Ce coefficient a normalement pour but de corriger les erreurs drsquoeacutevaluation sur la

pluviomeacutetrie mais la valeur de 06 nous parait exageacutereacutee pour de simples erreurs

drsquoestimation La raison de la faiblesse de ce coefficient est agrave rechercher ailleurs dans les

divers preacutelegravevements effectueacutes et dans les stockages en surface non pris en compte par le

modegravele Pour eacutetayer cette affirmation nous allons estimer les stockages en surface et les

principales utilisations de lrsquoeau

V3 LES UTILISATIONS DrsquoEAU

Les principaux utilisateurs de lrsquoeau sont

- Lrsquoadduction drsquoeau potable de la ville de Bobo-Dioulasso

- Les peacuterimegravetres irrigueacutes formels et informels

- Lrsquoeacutelevage et les autres

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V31 LrsquoAEP de Bobo-Dioulasso

Lrsquoalimentation en eau potable de Bobo-Dioulasso la deuxiegraveme ville du Burkina Faso

est assureacutee principalement par lrsquoONEA agrave partir des installations de captage des sources de

Nasso Les sources de Nasso sont comme nous lrsquoavons vu parmi les principales ressources

drsquoalimentation des eacutecoulements du Kou Il est de ce fait important de quantifier lrsquoampleur de

ce preacutelegravevement

La population de la ville de Bobo-Dioulasso a eacuteteacute estimeacute en agrave 600000 habitants en

2003 avec un taux drsquoaccroissement de 43 Actuellement cette Population serait alors

de 700000 habitants Pour avoir une ideacutee de la demande induite par cette population nous lui

appliquons une consommation speacutecifique moyenne de 40 ljourhabitant (D ZOUNGRANA

2003) La demande journaliegravere serait de ce fait de 28 000 m3

V32 Le peacuterimegravetre rizicole

Le peacuterimegravetre irrigueacute de la valleacutee du Kou est situeacute au nord-ouest de la ville de Bobo-

Dioulasso dans la commune de Bama Il a eacuteteacute reacutealiseacute dans le cadre de la coopeacuteration entre

le Burkina Faso (Haute Volta agrave lrsquoeacutepoque) et la Reacutepublique de Chine Taiwan

Le peacuterimegravetre couvre une superficie de 1250 ha dont 1021 ha sont effectivement

susceptibles drsquoecirctre mis en valeur Il est alimenteacute en eau agrave partir drsquoune prise reacutealiseacutee sur la

riviegravere Kou agrave Diaradougou Le canal drsquoameneacute de forme trapeacutezoiumldale en beacuteton a une

longueur de 11 km et a eacuteteacute dimensionneacute pour un deacutebit maximum de 35 m3s A lrsquoeacutetiage tout

le deacutebit du Kou est deacuteriveacute vers le peacuterimegravetre irrigueacute

Le peacuterimegravetre est exclusivement consacreacute agrave la production de riz conformeacutement agrave son

objectif drsquoorigine qui est de pourvoir agrave la demande en riz

On note lrsquoexistence de deux campagnes de production par an

- la campagne hivernale et

- la campagne de saison segraveche de janvier agrave mai et pendant laquelle

lrsquoalimentation en eau des cultures est assureacutee par irrigation

Nous avons estimeacutes les consommations en eau du peacuterimegravetre rizicole agrave 20 000 m3ha

drsquoougrave une demande totale de 40840 millions de megravetres cubes Les hypothegraveses et les deacutetails

de calcul sont consigneacutes en annexe V

V33 Lrsquoirrigation informelle

Lrsquoirrigation informelle est repreacutesenteacutee par les exploitations agricoles installeacutees

spontaneacutement ccedilagrave et lagrave dans la valleacutee du Kou et en particulier le long du canal drsquoamener du

peacuterimegravetre rizicole du Kou

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Lrsquoinventaire reacutealiseacute par le ministegravere de la question paysanne (HURE 1998) sur la

base des photographies aeacuteriennes donne lrsquoampleur de cette occupation informelle des

terres

en amont de la prise de Diaradougou 170 ha

agrave lrsquoaval de Diaradougou 200 ha dont 100 ha appartiennent agrave lrsquoIRFA lrsquoORD et

lrsquoINERA

Les cultures pratiqueacutees sur ces terres sont geacuteneacuteralement des cultures maraicircchegraveres

On note eacutegalement la preacutesence de plantations de bananiers et de papayers drsquoailleurs en

nette expansion

En estimant les besoins en eau des cultures maraicircchegraveres agrave 8700 m3ha (Hypothegraveses

et deacutetails des calculs en annexe VI) la demande en eau de lrsquoirrigation informelle pourra ecirctre

estimeacutee agrave 2 349 000 m3

V34 Les utilisateurs pastoraux

Lrsquoeacutelevage est comme nous lrsquoavons vu la deuxiegraveme activiteacute eacuteconomique de la reacutegion

des hauts bassins

On notera dans un premier temps lrsquoeacutelevage pratiqueacute par les populations reacutesidentes

agrave titre drsquoactiviteacute secondaire utilisant les sous produits de lrsquoagriculture et apportant juste un

suppleacutement de revenu Les effectifs impliqueacutes sont alors modestes et de moindre

conseacutequence sur la demande globale en eau du bassin du Kou

Les plus grands effectifs drsquoanimaux rencontreacutes dans la valleacutee appartiennent aux

pasteurs transhumants des reacutegions moins favoriseacutees par la pluviomeacutetrie du Burkina Faso

Ces derniers freacutequentent la valleacutee en particulier pendant la saison segraveche quand les

ressources en eau et en pacircturage se sont eacutepuiseacutees dans leur reacutegion drsquoorigine Le cheptel est

constitueacute majoritairement de bovins et dans une moindre mesure de caprins et ovins

On note eacutegalement la preacutesence drsquoun eacutelevage semi intensif pratiqueacute par des

groupements drsquoeacuteleveurs ou par des particuliers

Les eacuteleveurs ont une preacutefeacuterence pour les eaux de surface car cela implique pour eux

moins drsquoeffort Ils seront orienteacutes plus vers lrsquoexploitation des mares et des riviegraveres

Le rapport drsquoIWACO (1999) sur le pastoralisme donne les effectifs suivants

Tableau 28 Composition du cheptel de la zone pastorale de Bobo-Dioulasso

Bovins Ovins Caprins Asins

Bobo-Dioulasso 7587 1170 577 3106

Source laquo le pastoralisme dans les zones de Bobo-Dioulasso-Samorogouan-

Barani-Djibasso raquo Adama Deme)

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Promotion (2006) 93

Nous retenons les consommations speacutecifiques (D ZOUNGRANA 2003) indiqueacutees au

tableau et cela donne la demande pastorale correspondante

Tableau 29Consommation en eau du cheptel

Espegravece Bovins Ovins Caprins Asins total

Effectif 7587 1170 577 3106 -

Consommation

Speacutecifique (ljindividu) 40 15 15 20 -

Consommation annuelle

(m3) 110 770 32028 3159 22674 168 631

V35 Retentions en surfaces et recharge de la nappe

Les retentions en surface concernent les retentions dans les mares lacs et autres

deacutepressions Le cas le plus repreacutesentatif est la mare de Bama qui stocke un million de m3

(HURE 1998) ce qui eacutequivaut agrave 1mm (infime)

Par contre les recharges de la nappe repreacutesentent un volume plus significatif Dans

lrsquoeacutetat des lieux des ressources en eau au Burkina Faso (GIRE 2001) on les estime agrave 16

de la pluie tombeacutee par an Cela correspond respectivement agrave 1488 mm pour 1996 1262

mm pour 2001 et 1853 pour 1998

V36 Synthegravese des utilisations drsquoeau

Le tableau 29 suivant reacutesume les consommations en eau de la valleacutee du Kou

Tableau 30Consommation drsquoeau du bassin versant du Kou

Uniteacute Quantiteacute (Volume m3)

AEP Bobo-Dioulasso m3s 28 000

Demande pastorale m3 168 631

Peacuterimegravetre rizicole m3s 40 840 000

Peacuterimegravetre informel m3s 2 349 000

Total en m3 43 385 631

Total en mm (par rapport agrave la superficie du bassin versant)

439

Anneacutee 1996 1998 2001

Recharge nappe (mm) 1488 1262 1853

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Promotion (2006) 94

V4 CONCLUSION

Nous avons calculeacute le bilan pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche

et une anneacutee deacutecennale humide Nous sommes arriveacutes agrave des fermetures non nulles que lrsquoon

a expliqueacute par les erreurs accumuleacutees dans la deacutetermination des termes du bilan annuel

Nous avons ensuite essayeacute drsquoexpliquer le rabattement de 40 qursquoimplique le coefficient de

correction de la pluviomeacutetrie deacutetermineacute au Calage du modegravele en recherchant du coteacute des

preacutelegravevements drsquoeau effectueacutes sur le bassin versant en amont de lrsquoexutoire de Badara Nous

avons pour cela effectuer une eacutevaluation grossiegravere de ces eacutevaluations Les quantiteacutes

trouveacutees sont loin drsquoexpliquer cette diffeacuterence entre pluie efficace et pluie mesureacutee La

question de la compreacutehension de la signification reste encore drsquoactualiteacute agrave la sortie de

chapitre sur le bilan

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CONCLUSION GENERALE

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Promotion (2006) 95

VI CONCLUSION GENERALE

La premiegravere tacircche que nous nous sommes donneacutee dans le cadre de cette eacutetude

crsquoest la constitution drsquoune base de donneacutees hydromeacutetriques et pluviomeacutetriques assainies Si

on peut juger la disponibiliteacute et la qualiteacute des donneacutees pluviomeacutetriques de satisfaisant on ne

peut pas en dire autant des donneacutees hydromeacutetriques Le reacuteseau hydromeacutetrique est en effet

de tregraves qualiteacute mauvaise qualiteacute Cela rend impossible toute eacutetude hydrologique rigoureuse

sur la base des seules donneacutees disponibles Drsquoougrave la neacutecessiteacute de faire recours agrave drsquoautres

moyens et en lrsquooccurrence agrave la modeacutelisation

Nous avons ensuite essayeacute de mettre en œuvre un modegravele hydrologique de type

pluies-debit (HYSIM) sur le bassin versant Malgreacute lrsquoinsuffisance de donneacutees de qualiteacute et les

limitations de la version du modegravele dont nous disposons nous sommes parvenus agrave de

reacutesultats satisfaisants Lrsquoutilisation du modegravele nous a ensuite permis de reconstituer une

chronique de deacutebits de vingt ans de 1984 agrave 2003 nous donnant ainsi des eacuteleacutements

drsquoanalyse de notre bilan en eau

Le bilan a eacuteteacute calculeacute pour une anneacutee moyenne une anneacutee deacutecennale segraveche et une

anneacutee deacutecennale humide On constate que 40 de la pluie qui tombe ne participe pas aux

activiteacutes hydrologiques proprement dites Une eacutevaluation des diffeacuterentes utilisations a

confirmeacute ce fait

Drsquoautre part cette eacutetude a reacuteveacuteleacute les difficulteacutes qursquoil y a agrave obtenir de donneacutees fiables

avec un reacuteseau drsquoobservations hydromeacutetriques du type traditionnel agrave cause des problegravemes

de gestion qursquoil implique moyen financier section de controcircle en perpeacutetuel changement

techniques de jaugeage inadapteacute au reacutegime (turbulent) des cours drsquoeauhellipLa modeacutelisation

par contre permet drsquoavoir une chronique de deacutebit acceptable tout en srsquoaffranchissant des

inconveacutenients de gestion de plusieurs stations hydromeacutetriques Crsquoest lagrave une voie agrave suivre

pour nos pays agrave faible moyen et ougrave la gestion de stations drsquoobservation nlsquoest pas encore

eacutevidente

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Promotion (2006) 96

BIBLIOGRAPHIE

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Idrissa MAMADOU CHERIF 2IE (ex Groupe EIERETSHER) 35egraveme

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ANNEXES

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