Collection des Actes de Conférence des Journées

COLLECTION
ACTES DE CONFÉRENCES
Conférence Internationale
7ème édition des
Journées
Scientifiques 2iE
Ougadougou, du 1er au 5 avril 2013
> Science et Éco-innovation
pour une valorisation durable
des ressources naturelles
Conférence Internationale
7ème édition des
Journées
Scientifiques 2iE
Ougadougou, du 1er au 5 avril 2013
> Science et Éco-innovation
pour une valorisation durable
des ressources naturelles
© Fondation 2iE mai 2013
Comité scientifique
▪▪
Prof. Amadou Hama MAIGA, 2iE, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Prof. Hamma YACOUBA, 2iE, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Prof. François TSOBANG, 2iE, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Prof. Yézouma COULIBALY, 2iE, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Prof. Cheikh Bécaye GAYE Université Cheikh Anta Diop, Dakar (Sénégal)
▪▪
Prof. Eric SERVAT, IRD-HYDROSCIENCES, Montpellier (France)
▪▪
Dr. Gil MAHE, IRD-HYDROSCIENCES, Montpellier (France)
▪▪
Prof. Marc PARLANGE, EPFL, Lausanne (Suisse)
▪▪
Prof. Nosa EGIEBOR, Tuskegee University (USA)
▪▪
Prof. Isabelle Adolé GLITHO, Université de Lomé (Togo)
▪▪
Prof. Wole Soboyejo, AUST, Abuja (Nigeria)
▪▪
Prof. Richard Amankwah, UMaT, Takwa (Ghana)
▪▪
Prof. Burton Mwamila, NMI-AIST, Arusha (Tanzanie)
▪▪
Prof. Pierre RIBSTEIN, UPMC, Paris (France)
▪▪
Dr. Harouna KARAMBIRI, 2iE, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Dr. Yao AZOUMAH, 2iE, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Dr. Joel BLIN, 2iE / CIRAD, Ouagadougou (Burkina Faso)
▪▪
Dr Pierre BARYL, Ouranos, Montréal (Canada)
▪▪
Prof. Naomi Funamizu, Hokkaido University (Japon)
▪▪
Dr. Marie-Hélène DABAT, CIRAD, Ouagadougou (Burkina Faso)
III
Édito
L’Afrique dispose des atouts humains, économiques, scientifiques, techniques et
naturels nécessaires pour son développement et une croissance verte et durable.
L’élan économique remarquable qui caractérise l’Afrique aujourd’hui, est le moteur
d’une dynamique positive qu’il convient d’accompagner. Face aux défis majeurs,
parmi lesquels les changements climatiques qui constituent une contrainte
supplémentaire sur les populations et les ressources naturelles (forêts, sols, eaux,
environnement…) et la croissante démographique galopante qui réduit l’effet de la
croissance du PIB, la recherche scientifique et technologique et l’innovation sont des
leviers incontournables. En effet, la science lorsqu’elle est appliquée aux défis de
développement porte en elle l’essentiel des réponses aux besoins des populations
africaines que ce soit pour l’approvisionnement en eau, en énergie ou en matériaux
de construction, ou le traitement et la gestion des déchets.
L’engagement de 2iE en faveur d’un développement économique durable
du Continent se matérialise entre autres par la production et la diffusion de
connaissances à travers notamment les Journées Scientifiques. La 7ème édition
des Journées Scientifiques de 2iE tenue du 1er au 05 Avril 2013 sur le thème «
Science et Eco-innovation pour une valorisation durable des ressources naturelles
» tentait d’apporter des réponses aux défis du continent africain. L’ensemble des
travaux scientifiques présentés lors des conférences et réunis dans cet ouvrage
constituent des contributions en faveur du développement durable
Ces Journées Scientifiques ont rassemblé plus de trois cents (300) experts,
enseignants, chercheurs, doctorants et étudiants venus du Burkina, de l’Afrique
et du reste du Monde pour échanger sur les enjeux, résultats et perspectives de la
gestion et du développement durables des ressources en eau, de l’environnement,
des énergies renouvelables et des éco-matériaux, et sur la contribution de la
recherche scientifique et de l’innovation pour le développement.
Ces actes sont organisés autour des sous-thèmes suivants :
Evènements extrêmes
Eau et Climat
Qualité de l’eau et assainissement
Energies et Matériaux de construction
Satellites et Applications
Ils seront certainement d’une grande utilité pour le lecteur qu’il soit étudiant,
enseignant, chercheur ou professionnel du privé ou du public
Prof. Amadou Hama MAIGA
Directeur Général Adjoint
Fondation 2iE
IV
Thème 1 : Evènements extrêmes
Analyse statistique de la pluviométrie journalière maximale au bassin versant de
l’extrême nord tunisien et Ichkeul 2
M. MATHLOUTHI, F. LEBDI.
Évolution des pluies extrêmes de durées infra-journalières et leurs impacts sur les
courbes Intensité-Durée-Fréquence en Côte d’Ivoire
3
G.E SORO, B.T.A GOULA, F.W KOUASSI, B. SROHOROU ET I. SAVANÉ.
Vers l’obtention de nouvelles courbes IDF en Afrique de l’Ouest et Centrale application
du logiciel NUNIEAU-pluie et premiers résultats à la station de Ouagadougou au
Burkina Faso
7
J.-E. PATUREL, M. TRAORÉ, F.PONS, H.KARAMBIRI, C. LAROCHE, A.J. GARANE.
Analyse fréquentielle des maxima annuels de pluies des stations synoptiques du
Bénin et élaboration des courbes IDF à Cotonou
9
I.A. AGUE, A. AFOUDA.
Variabilité climatique et reprise des écoulements des vallées sèches au Sahel : une
approche hydrogéomorphologique dans la vallée du kori Mountséka au Niger
14
M. BAHARI IBRAHIM, O. FARAN MAIGA, I. MAMADOU, I. BOUZOU MOUSSA.
Effet de l’intensité de pluie sur les caractéristiques hydrodynamiques et l’érodibilité
de quelques sols de la plaine du Bas-Chéliff 15
N.E KOULLA, D.E. MOKHTARI, A. ABBAS.
Recrudescence des crues en Afrique de l’ouest : Quel impact en termes de
ressources ?
16
L. DESCROIX, P. GENTHON, D. SIGHOMNOU, G. MAHÉ, I. BOUZOU MOUSSA, H. DACOSTA, A. DIEDHIOU, A.
DIONGUE, G. PANTHOU, T. VISCHEL, H. KARAMBIRI, I. MAMADOU, N. DESSAY, E. GAUTIER, E. DELAÎTRE,
M.M. ABDOU.
V
Changes to flow regime on the Niger River at Koulikoro under a changing climate
S.OUSMANE, G.D. ABDOURAMANE.
20
What’s drought and impacts extension on low-water levels in Central African centralnorth and Kenyan central-west ?
21
C.R. NGUIMALET.
Prévisibilité des hautes eaux avec le modèle conceptuel GR2M dans le bassinversant du Zou au Bénin (Afrique l’Ouest)
22
W.E. VISSIN, J.D. KODJA, E. AMOUSSOU.
Structure spatiale des pluies à Cotonou
A.E. LAWIN, S. MOUMOUNI, M.M. ADJAHOUINO, A. AFOUDA.
28
Trends in extreme temperature events and related synoptic patterns in Morocco 32
K. KHOMSI, G.MAHÉ, M. SINAN, M. SNOUSSI, Y. TRAMBLAY.
Flood regimes of mid-sized and mixed land-use catchments : can we assess the
urban contribution ?
33
B. RADOJEVIC, P. BREIL, B. CHOCAT.
Climatic Shocks, Food Prices Vulnerability and Food Security : Evidence for SubSaharan African Countries
45
F. BADOLO, S.R. KINDA.
Thème 2 : Eau et Climat
Modélisation des Précipitations au Bénin par une Approche Markovienne
50
T. WAGOUSSI, A.E. LAWIN, A. AFOUDA.
Evolutions récentes des débits du Congo de l’Oubangui et de la Sangha dans le
bassin du Congo
54
A. LARAQUE, M.BELLANGER, G. ADELE, S. GUEBANDA, G. GULEMVUGA, J-E. PATUREL, A. ROBERT, A.
YAMBELE, J.P. TATHY, A. PANDI.
VI
Impact des changements climatiques sur les débits dans trois bassins du Nord
Ouest de l’Algérie
61
M. MEDDI, A. ATTAF, G. MAHE.
Modélisation pluie-débit dans la gestion intégrée des ressources en eau de surface
dans le bassin-versant de la Volta au Bénin
63
E. AMOUSSOU, H.S. TOTIN VODOUNON, C. HOUNDENOU, G. MAHE, M.BOKO.
Cartographie des zones potentielles en eau souterraine par analyse multicritère
pour lasatisfaction des besoins en eau du bassin versant de la Baya (Est de la Côte
d’Ivoire)
64
M.J. MANGOUA, B. DIBI, G.A. DOUAGUI, K.A. KOUASSI, I. SAVANÉ, J. BIÉMI.
Hydrological changes in the Inner Niger Delta in Mali : How people perceive their
environment changes ?
68
A. ZARÉ, B. BARBIER, G. MAHÉ.
Changements climatiques et disponibilté des ressources en eau dans le bassin de
l’Okpara au Bénin (Afrique de l’Ouest) : Quelles stratégies d’adaptation ?
71
R. OGOUWALE, M. BOKO, C.S. HOUSSOU.
Dynamique de l’occupation des sols de 1957 à 2007 et proposition de typologie de
dunes à Midelleram, extrême oriental du Niger
78
A. MOUSSA, Z. GARBA, H. YACOUBA, C. SOMÉ, A.TOURÉ.
Hydrological impacts of the rainfall variability under a climate change condition on
Nakanbe basin in Burkina Faso
83
B. IBRAHIM, H. KARAMBIRI, J. POLCHER.
Eléments minéraux et carbone organique du sol perdus par érosion sur différents
types de croûte de surface en milieu semi aride, Burkina Faso
88
S. MAÏGA-YALEU, I. GUIGUEMDE, H. YACOUBA, H. KARAMBIRI, O. RIBOLZI, R. NABAOUEDRAOGO, A. BARY,
V. CHAPLOT.
VII
Contribution à une actualisation de l’évaluation des ressources en eau de surface du
Bénin
90
Z. ARNAUD, C. ZÉVOUNOU, M. DAHODO, A. TOSSA, J.B. VODOUNOU.
Analyse multi-modèles des événements hydroclimatiques en Afrique de l’Ouest 91
M. CAMARA, M.D. DIALLO, B.A. SOW, S. DIATTA.
Étude du fonctionnement hydrologique des bas-fonds de Alahe-Centre et de
Dogbanlin au Sud Bénin
96
M.A. TIDJANI, P.B. IRÉNIKATCHÉ AKPONIKPE.
Fonctionnement hydrodynamique du lac Nokoué (Bénin)
R. HOUNGUE, A.E. LAWIN, A. AFOUDA, D. MAMA.
97
Etude du comportement hydrodynamique des différents sols nonanthropisés de la
plaine du Bas-Chéliff par simulation de pluies
101
M.D. EDDINE, D. ABDELKADER, A. MOHAMMED.
Three-dimensional numerical simulation of the suspended sediment transport in
Lake Taabo, Côte d’Ivoire
102
K.L. KOUASSI, T.SAITA, K.I. KOUAME, M.S ANGULO, T.KOMATSU, K. AKA.
Modeling groundwater pollution transport : difficulties and cures
D. VIDOVIC
103
Analyse de la dynamique régionale et temporelle des séries hydrométriques
récentes au Bénin : Ajustement des lois et recherche de tendance.
107
M. DAHODO, A.B. ZANNOU, C. ZEVOUNNOU, E.A. LAWIN, T. GBAGUIDI.
Schéma d’aménagement optimal du fleuve Oueme au Bénin : Actualisation des
bases hydrologiques pour le dimensionnement des trois barrages multifonctions
M.S. TOKPON, A. ZANNOU, A. AFOUDA.
108
VIII
Tests de plusieurs versions d’un modèle hydrologique dans un contexte de
changement global
112
J.E. PATUREL, A. ABBA, S.A BADAOUI, K. DAO, T. HEBRARD, O. KAFANDO, A. KOUSSE, J. OUEDRAOGO, L.
OUEDRAOGO, S. OUERMI, F. ROUAMBA
Mise en évidence de paléokarsts dans la bordure Sud-Est du bassin sédimentaire
de Taoudeni
116
Y. KOUSSOUBÉ, A.N. SAVADOGO, V.PLAGNES, M. MININGOU, S. NAKOLENDOUSSÉ, P. RIBSTEIN.
Origine de la minéralisation des eaux des aquifères fissurés de socle précambrien
en milieu semi-aride (Liptako– Sud-Ouest Niger)
120
M.S. ABDOU BABAYE, B. OUSMANE, P. ORBAN, G. FAVREAU, A. DASSARGUES.
Variabilité saisonnière de l’évapotranspiration et la température de surface du sol à
l’aide du modèle SEBS : Cas du bassin versant de Kolondièba-Tiendaga, Mali.124
I. DAOU, A. MARIKO, D. DIALLO, M. MENENTI, S.M. MAÏGA, C. MBOW.
Deconvolution of the flood hydrograph at the outlet of watershed Kolondieba in the
south of Mali
128
A. DAO, B. KAMAGATE, A. MARIKO, L. SEGUIS, H.B. MAÏGA, B. HAMADOUN, T.A. GOULA BI, I. SAVANE.
Evaluation de l’impact de la participation Paysanne dans les aménagements
hydroagricoles (Cas des programmes de formation PMH Nord Marocain)
132
R. BERRHAZZI.
Evaluation et caractérisation des caïlcédrats (Khaya senegalensis (Desr.) A. Juss.)
d’alignement de la ville de Ouagadougou
149
S. GANABA, L.F. KANDO, P. CAMPAORÉ, J.M. OUADBA, S. SOULAMA.
Modélisation du fonctionnement hydrique du barrage-réservoir de Boura, Burkina
Faso : Application du modèle WEAP
153
T. FOWE, H. KARAMBIRI, J-E., PATUREL.
Pejoration hydroclimatique et cultures de contre saison dans la commune de lokossa
au benin
154
C.G. ETENE.
IX
Rationalisation des réseaux hydrologiques marocains : Cas du bassin versant de
Sebou
155
A. ABBOUDI, A.A. CHAOUNI, A. LAHRACH.
Intra-seasonal variability of the Congo basin climate system during 1979-2010
S. ZEBAZE, A.LENOUO, C. TCHAWOUA.
160
Mise en evidence de la recharge indirecte au travers d’une ravine du site de katcharidangade (nord burkina) par suivi temporel de resistivites.
164
M. WUBDA, M. DESCLOITRES, M. BOUKARI, O. RIBOLZI, Y. LETROQUER.
Impact de l’urbanisation et de l’évolution pluviométrique sur le niveau de la nappe
des sables quaternaires de Dakar (Sénégal)
165
O.C. DIOUF, S.C. FAYE, S. FAYE, A. FAYE, S. WOHNLICH.
Analyse des probabilites d’avènement des précipitations au Bénin
D.D. LIKPETE, P.B. IRÉNIKATCHÉ AKPONIKPE.
172
Numerical case study of an extreme rainfall event during 23 August 2012 over the
Garoua Town of Cameroon
177
R.S. TANESSONG, D.A. VONDOU, P.M. IGRI, F. MKAMKAM KAMGA.
Modélisation hydrogéologique conceptuelle de la nappe des sables quaternaires
du littoral Nord du Sénégal entre Dakar et Saint-Louis
181
M.D. FALL, M. KOITA, S. NGOM.
Modélisation des processus hydrologiques au Bénin : où en sommes-nous ? 185
G.S. HOUNDE- VAGNON, P.B. IRÉNIKATCHÉ AKPONIKPE, A. LAWIN.
Dynamique des systèmes agraires des parcs à karité au Nord-Bénin
P.C. GNANGLÈ, R.L MONGBO, D.S.J.C. GBERNAVO, R. GLÈLÈ KAKAÏ, G.A. MENSAH, N. SOKPON.
190
Etude comparative d’un modèle conceptuel global (GR4J) et d’un modèle semidistribué (GéoSFM) sur le bassin versant de l’Ouémé à Savè (Bénin, Afrique de
l’Ouest)
193
I.A. AGUE, A. AFOUDA.
X
Analyse des déterminants d’adoption ex-ante de l’irrigation de complément comme
innovation dans les zones sahélienne et nord-soudanienne du Burkina Faso 198
B. ZONGO, A. DIARRA, H. YACOUBA, B. BARBIER, S. FOSSI, Y.M. TRAORE, D.S. FALCO.
Modélisation hydrogéologique de la nappe sédimentaire du Sud-Ouest du Burkina
Faso pour une meilleure gestion des ressources en eau souterraine par la
télégestion
203
J.Y. TIROGO, A. BIAOU, A. JOST, P. RIBSTEIN, Y. KOUSSOUBE.
Comparison of five models for estimating reference evapotranspiration in Benin
207
R. LOKOSSOU, P.B. IRÉNIKATCHÉ AKPONIKPÈ.
Analyse géostatistique de la répartition des crevettes Penaeidae dans le lac Nokoue
A So-Ava (Bénin)
213
N. KOUHOUNDJI, L.C. HINVI, B. TENTE, G.A. AGBAHUNGBA, B. SINSIN, E.D. FIOGBE.
Variability in spatial distribution of West African Monsoon and tropical Atlantic Sea
surface temperature 217
S.C. KENFACK, K.F. MKANKAM, N.M. HOUNKONNOU, L.C. FAI, A. FOTUÉ, R.M. KEUMO TSIAZE, J.E. DANGA.
Indigence des ressources en eau, leurs pollutions et vulnérabilité de populations
dans les aires sèches du Cameroun
218
A. WAKPONOU.
Étude de la variabilité de débits moyens dans le Nord de l’Algérie
A. HEBAL, B. REMINI.
222
Prise en Compte de l’Incertitude dans la Modélisation Pluie-débit basé sur le
Principe de Moindre Action
225
A.E. ALAMOU, A. AFOUDA.
Influence de la variabilité pluviohydrologique sur la distribution de l’Hippopotamus
amphibius dans le bassin-versant du Mono (Golfe de Guinée)
229
M. AZANLIN, E. AMOUSSOU, H.S. TOTIN VODOUNON, M. BOKO, B. SINSIN.
XI
Distribution de probabilité des pluies sur le bassin Bia (Côte d’ivoire) : contribution
des chaines de Markov
230
N.H. MELEDJE, K.L. KOUASSI.
Hydrologie et hydrochimie des eaux dans la zone de construction du chenal du port
de pêche de Grand-Lahou, Côte d’Ivoire
234
K.S. KONAN, K.L. KOUASSI, K.I. KOUAME, A.M. KOUASSI, I. SAVANE, D. GNAKRI.
Analyse de l’instabilite pluviometrique sur les écoulements de surface dans le bassin
du Mono
235
E. AMOUSSOU, H.S. TOTIN VODOUNON, C. HOUNDENOU G. MAHE, M. BOKO.
Mise à jour des normes hydrologiques en relation avec les changements climatiques
et environnementaux en Afrique de l’Ouest
237
N.B. NKA, L. OUDIN, H. KARAMBIRI, J.E. PATUREL, P. RIBSTEIN.
Ressources en eau souterraine en zone de socles en Afrique
242
Tendances et ruptures dans les séries pluviométriques au Sénégal
243
A. BIAOU, M. BOUKARI, J-C. COMTE, M. DESCLOITRES, M. KOÏTA, Y. KOUSSOUBE, M. OWOR, D.D. SORO, C.
TINDIMUGAYA , A. TOSSA, J-M. VOUILLAMOZ ET N. YALO.
S. SAMBOU, I. TOURÉ, H. NDIAYE, V. B. TRAORÉ, S. TAMBA.
Impact du changement climatique et modèle d’évaluation des politiques d’atténuation
et d’adaptation dans les secteurs de la santé, de l’énergie et des infrastructures au
Burkina Faso
249
E.S. TRAORÉ, H. TOURÉ, Y. OUEDRAOGO.
Les petits barrages au Burkina Faso : quels constats pour quelle gestion ? P. CECCHI.
XII
253
Thème 3 : QUALITE DE L’EAU ET ASSAINISSEMENT
Ameli-Eaur Project on sustainable water and sanitation system T. NABESHIMA, K. USHIJIMA
256
Pathogenic bacteria and parasites removal in composting toilet by using shea nuts
husk as matrix 259
S.K. SOSSOU, A. QUENUM, M. SOU, A.H. MAIGA, N. FUNAMIZU.
Solar photo-Fenton processes based on sulfate radical generation for water
decontamination 261
M.M. AHMED, S. CHIRON.
Treatment of faecal sludge on planted bed in Ouagadougou : Test with two plants
species263
T. KOUAWA, A. WANKO, A.H. MAÏGA, R. MOSE.
Greywater treatment by slanted soil system in peri-urban area266
Y. MAIGA, D. MOYENGA, K. USHIJIMA, M. SOU, A.H. MAIGA, N. FUNAMIZU.
Greywater treatment by vermifiltration for sub-Saharan urban slum areas
271
A.T. ADUGNA, H.A. ANDRIANISA, Y. KONATE, A.H. MAIGA.
Design of Grey Water Treatment System for Agricultural Reuse
274
K. USHIJIMA, E. TANAKA, N. HIJIKATA, R. ITO, N. FUNAMIZU, Y. MAÏGA, D. MOYENGA, A.H. MAIGA.
Pollution des sols de la décharge de dechets urbains solides de la ville de
Yamoussoukro
279
Y.A. YOBOUET, K. ADOUBY, B. YAO.
Potential Contamination of Groundwater by Trace Elements Resulting from Longterm Additions of Animal Wastes to Ultisols280
K.KPOMBLEKOU-A., E. CADET, N. EGIEBOR.
XIII
Behavior and fate of pesticides in coastal lagoons surrounded by Paddy fields284
S. CHIRON
Rural subsistence agriculture strengthened by sanitation by-products reusing case
study in Soudano-Sahelian context : Ouagadougou, Burkina Faso
287
M. SOU, A.H. MAÏGA, S. SOSSOU, D. SANGARE, H. YACOUBA, P. TAGRO.
Effet des détergents provenant des eaux grises sur les plantes irriguées : cas du
gombo (Abelmoschus esculentus) et de la laitue (Lactuva sativa)288
B. SAWADOGO, M. SOU, N. HIJIKATA, B. SEDEGO, D. SANGARE, A.H. MAÏGA, N. FUNAMIZU.
Assessment of flood-ebb tidal dynamics on heavy metal distribution in the nearshore
waters of the gulf of Guinea, Nigeria292
F.E ASUQUO, R.E. ITA.
Evaluation de la bioaccumulation des éléments traces Cadmium, Plomb et Arsenic
chez quelques espèces de poissons et bivalves du Lac Togo294
K. GNANDI, K.OURO-SAMA, H. SOLITOKE, E. BOUWESSIDJAOU, K. AFIDEMAGNON.
Contribution à l’étude de la préparation des charbons actifs à partir de biomasses
tropicales (cas des coques d’arachide) : Caractérisation et Application pour le
traitement du chrome298
M. GUEYE, Y. RICHARDSON, J. BLIN.
Gestion des effluents liquides biomedicaux et risques sanitaires associés dans la
zone sanitaire d’Abomey-Calavi/So-Ava au Sud du Benin304
K.A. AISSI, A.P. EDORH, E. POGNON, Y. BAROGUI, A. HOUNKPATIN, E. TCHIAKPE, F. LOKO.
Élaboration de carte des risques liés aux cours d’eau en périmètre urbain (Cas de
la ville de Taza, Maroc) 310
F. LAKHILI, S. IDRISSI, A. BOURAK, F. BEN JELLOUN, A. CHAOUNI, M. BENABDELHADI, A. LAHRACH.
Etude de la consommation en eau et du rendement d’une culture de soja (glycine
max (l.) Merr.) En présence ou non d’inoculum sur un sol ferrallitique au Sud-Bénin.
C.V. DOTO, K.E. AGBOSSOU, B. AHAMIDE.
316
XIV
Nouveau système de traitements des eaux adaptés aux conditions climatiques et
économique de l’Afrique Centrale : La filtration horizontale320
E. FOTO, J. MALENGUINZA, B. NGUEREKOSSI, N. POUMAYE, J. MABINGUI, M. WARTEL, A. MONTIEL.
Nitrate pollution risk of Quaternary groundwater in the southern part of Abidjan
District (Côte d’Ivoire)
325
A.G. DOUAGUI, I. SAVANE, I.K. KOUAME.
Méthodes d’éradication de la jacinthe d’eau dans les plans et cours d’eau de la
basse vallée de l’Oueme, au Bénin330
J.B.K. VODOUNOU, A.S. ESSOU.
Valorisation agricole des excrétas humains par compostage dans les latrines
EcoSan : optimisation des processus d’hygiénisation et de décomposition de la
matière organique pour une bonne qualité des composts
335
N. TCHOUKWA MBAKOP, E. YOMBI, Y. KONATE.
Concentrations en métaux lourds et lésions histopathologiques des branchies de
Chrysichthys nigrodigitatus dans le complexe lagunaire ABY (Côte d’Ivoire).339
D.A.C. YAPI, A.S. TIDOU, B. SAWADOGO, A.M. MAIGA, J. WETHE.
Élaboration de carte des risques liés aux cours d’eau en périmètre urbain de la ville
de Meknès
345
S. IDRISSI, F. LAKHILI, A. BOURAK, F. BEN JELLOUN, A. CHAOUNI, M. A. LAHRACH.
Système de traitement des eaux résiduaires d’industries pétrolières348
Y.A. YOBOUET, G.H. BRITON, K. ADOUBY, B. YAO.
Enlèvement de cations métallique en milieu aqueux par des ressources naturelles :
cas de la sciure de bois de Triplochiton Scléroxylon349
L.C. KOFFI AKISSI, K. ADOUBY, B. YAO.
XV
Removal of algae and nutrients from greywater using high rate algal pond system
H. DERABE MAOBE, M. ONODERA, M. TAKAHASHI, H. SATOH, T. FUKAZAWA.
350
Impact of linear alkylbenzene sulphonate on soybean and its nodule bacteria 355
N. HIJIKATA, T. ABE, K. USHIJIMA, N. FUNAMIZU.
Recovery of urea from urine as slow-released fertilizer360
R. ITO, N. FUNAMIZU.
Mobilité et transfert des éléments chimiques au niveau de la zone non-saturée du
bassin versant élémentaire de Nsimi (Sud Cameroun)364
A. GBETNKOM MOULIOM, J.R. NDAM NGOUPAYOU, B. NYECK, J.L. BOEGLIN, O. PRISCIA, S. AUDRY.
Performances comparatives et faisabilité technico-économique en conditions
sahéliennes du traitement de l’eau de consommation contaminée à l’arsenic par
des techniques membranaires366
D.G.M. AHOULE.
Effets de la réutilisation des eaux usées sur la croissance et le rendement de la
laitue dans la ville de Parakou au Bénin
367
P.G. TOVIHOUDJI, P.B. AKPONIKPE, N. SOKPON.
Gestion des ressources en eau et risques pathologiques dans l’arrondissement de
Djègbadji
371
Z. SALOU BACHIROU, E.W. VISSIN.
Contamination de l’eau à l’arsenic, quelles conséquences sanitaires et sociales
pour la population au Nord du Burkina ?
374
A. GUEYE, E. CADOT, F. LALANNE, A. COLY, J. GARDON, B. SY.
Endemie bilharzienne à la vallee du kou : caractérisation du système de transmission
et impact socio-économique
378
N.W. KPODA, H. SORGHO, J.N. PODA, J.B. OUEDRAOGO, G.B. KABRE.
XVI
Evaluation de l’impact de la pollution liée aux fuites de pétrole sur le pipeline
Tchad-Cameroun, dans la région de Kribi (Océan Atlantique)380
M. DIAW, I. MALL, S. FAYE, C.B. GAYE.
Different sources of groundwater pollution in Senegal384
D. SANGARE, M. SOU, B. SAWADOGO, N. HIJIKATA, A.H. MAIGA, N. FUNAMIZU.
Effects of human urine as a source of nutrients for maize and okra crop in peri
urban and rural areas of Burkina Faso
385
H.S. DARIMANI, I. RYUSEI.
Effect of the post-treatment Conditions after the composting process on
Inactivation of Escherichia coli 388
D. MOYENGA, Y. MAIGA, M. SOU, A.H. MAIGA.
Analyse de la toxicité des eaux grises produites dans les ménages en milieu
péri-urbain et rural 392
T.D.J. ODELOUI, A. ALASSANE, H.S. VODOUNON TOTIN, M. BOUKARI, D. MAMA.
Hydrogéochimie des eaux du Continental Terminal du plateau d’Allada et du
Quaternaire littoral adjacent (Bénin).396
A. DRABO.
Agricultural primary commodity export and environmental degradation : what
consequences for population’s health ?398
N.W. KPODA, H. SORGHO, J.N. PODA, J.B. OUEDRAOGO, G.B. KABRE.
Métaux lourds dans les produits maraîchers du Bénin : l’eau d’irrigation, premier
facteur mis en cause ? 399
L. KOUMOLOU, A.P. EDORH, S. MONTCHO, K. GNANDI, M. BOKO.
Danube River Basin Management Plan - From Plan Towards Reaching the
Objective - Organic Pollution Reduction Example of the Republic of Serbia403
M. MILOVANOVIC, M. POPOVICI.
XVII
Thème 4 : Energies et Matériaux
Review of different optimizations methods for PV/Diesel hybrid systems410
D.TSUANYO, Y.AZOUMAH, P. NEVEU, D. AUSSEL.
Techno-economic analysis of hybrid renewable energy configuration for remote
rural areas of Mauritania, a case study414
N.K. DIA, A.A.B. RUJULA, N. MAMOUDOU, C.S. ETHMANE.
Etude physico-thermique des briques à base de machefer de charbon420
A. MESSAN, A. LAWANE, J.R. MINANE, F. TSOBNANG.
Co-production d’éthanol hydraté et d’aliments du bétail à partir de la canne à
sucre dans le contexte de l’agriculture familiale, une alternative aux grandes
monocultures énergétiques.421
O.C. DA SILVA, I.L. SAUER.
Production de biogaz à partir des tiges de sorgho, de coton et des pailles de riz
à l’IPR/IFRA de Katibougou423
F. DEMBÉLÉ, P.BAYOKO.
Development of High Storage Capacity Complex Hydrides for Reversible
Hydrogen Storage428
B.C. BIAGWOUL, S.S. SRINIVASAN, N.O. EGIEBOR, D.E. DEMIROCAK, E.K. STEFANAKOS, D.Y GOSWAMI.
Perspectives et limites de l’intensification des procédés pour la production de
gaz de synthèse par gazéification de la biomasse433
C. DJERMA GATETE.
Typologie des filières agrocarburants et effets structurants sur le développement
du Burkina Faso
435
B. NEYA.
Etude comparative de la fabrication de panneaux de particules à base de
bagasse de canne à sucre et de balle de riz : cas des résines Phénol-Formol,
Isocyanate, et Mélamine Urée Formol.438
A. LAWANE, A. PANTET, A. MESSAN, R. VINAIN, J.H. THOMASSIN.
XVIII
Caractérisation minéralogique et thermo-physique des blocs de latérite taillée
pour la construction des éco-bâtiments au Burkina Faso.442
S. TANOH, Y. RICHARDSON, J. BLIN, A. CHANGOTADE
Gazéification catalytique au CO2 de charbons issus de la cabosse de cacao444
E. FOURNELY, B. XU, A. MESSAN, A. BOUCHAIR.
Analyse du comportement de planchers mixtes bois-béton448
S.S. SIDIBÉ, J. BLIN.
Optimization of conditions for preparing activated carbons derived from Oil Palm
Shells wastes using the Methodology of Experimental Design
452
D. KOUOTOU, A. BAÇAOUI, H. NGOMO MANGA, J. KETCHA MBADCAM, M. GUEYE, Y. RICHARDSON,
J. BLIN.
Etude mécanique des briques à base de machefers de charbon A. LAWANE, A. MESSAN, R. VINAI, J.R. MINANE, F. TSOBNANG.
454
Briquette végétale à base des résidus agricoles, une alternative aux bois et
charbons du bois (Biomasse)
455
G. HYPPOLITE, M. YAPENDET.
Biogas and rural energy supply460
S.A. BADMOS, B.O. SOLOMON, M.A. ADELEKE, R.A. OLANIYAN, E.O. DAUDA.
Energies renouvelables et développement local au Bénin : le cas de la participation
des acteurs sociaux dans la promotion des énergies de biomasse462
B.J. FOÉ ELOUNDOU, M. HOUNTONDJI.
Projet Jatropha de Teriyabugu : Développement Local-Electrification RuraleRecherche Agronomique (filière courte)466
K. MAGASSOUBA, S. CAMARA, R. PIROT.
Analyse d’initiatives innovantes de promotion de filières d’agro-carburants :
Cas de la « filière Jatropha curcas de proximité » en milieu rural au Bénin468
G. DJOHY, H. EDJA.
XIX
Combating Climate Change Impacts on Energy Production the case of Nigeria
L. OYEBANDE.
473
Influence des adjuvants naturels sur le comportement physico-mécanique des
476
BLT
A. MESSAN, A. LAWANE, K. KOKOLE, J.-H. THOMASAIN, F. TSOBNANG.
Polymer reinforced laterite for building materials480
F. JACOB, K. IFEANYI, I.A. ISSOUF, A.A. FEYISARA, J.E. ELIJAH.
Réflexion sur les enjeux socioéconomiques et les défis environnementaux des
énergies renouvelables : l’exemple des biocarburants en Afrique de l’Ouest481
E. OGOUWALÉ.
Etude de faisabilite technique d’une plate-forme énergetique utilisant l’huile
végétale pour l’électrification rurale484
I.P. TCHOUATE HÉTEU, H. JEANMART.
Potentials of Decentralised Waste-to-Energy System in Reducing Energy
Poverty in Africa486
A. HASSAN.
Developing Local Manufacturing and Testing Capabilities for Renewable
Energy Facilities in Africa
A. HASSAN.
487
Modélisation prévisionnelle de la politique énergétique camerounaise488
P.R. ATANGANA.
XX
Thème 5 : Energies et Matériaux
Les stratégies de gestion des eaux de drainage des périmetres irrigués du
delta du fleuve Sénégal491
B. CISSÉ, M. FALL.
Agriculture et aléas climatique : Acceptation et Vulgarisation de l’Irrigation de
Complément dans la Province du Bam, Burkina Faso492
S. FOSSI, D. OUEDRAOGO, B. ZONGO, Y.M. TRAORE, S.K. DA SILVEIRA.
Performance technique d’un système d’irrigation goutte à goutte par récupération
de perfuseurs médicaux sous culture de laitue et d’amarante
497
A. ADJOGBOTO, P.B. IRÉNIKATCHÉ AKPONIKPE.
Récentes modifications de la saison agricole au Bénin
R. LOKOSSOU, P.B. IRÉNIKATCHÉ AKPONIKPE.
501
Soil conditions impact of rice in Tropical Savannah valley bottoms Sub-Theme
1 : Climate and Water Cycle
505
A. KEITA, B. SCHULTZ, H. YACOUBA, L.G. HAYDE, D. DIANOU
Climate Variability and Yields of Major Staple Food Crops in Selected States in
Nigeria
T.G. APATA, J. AMIKUZUNO.
507
Assessing the environmental impacts of irrigation systems with Life Cycle
Analysis; principles and case studies
512
S.R. PERRET, K. THANAWONG, C. BASSET-MENS, M. VAN DER LAAN, A. JUMMAN.
Territoires et systèmes d’innovation agricoles : un jeu d’interactions, cas de
l’anacarde au Sud du Burkina Faso
515
S. AUDOUIN, L. GAZULL.
XXI
Thème 6 : Satellites et Applications
Les nouvelles missions spatiales Megha-Tropiques et GPM : application à
l’Hydrologie
521
M. GOSSET
Validation au sol Megha Tropiques : Le Super Site de Ouagadougou en Afrique
de l’Ouest, campagne 2012
523
F. CAZENAVE.
La cartographie rapide avec les satellites une réponse aux situations de crise. 527
T. SCHNEIDERHAN, S. CLANDILLON, B. ALLENBACH.
Analyse des risques hydrologiques à l’aide de l’imagerie satellitaire, des données
chimiques et de la modélisation hydrogéologique : cas des inondations dans la
région de Dakar (Sénégal)
531
O.C. DIOUF, S.C. FAYE, N.M. DIENG, M. DIEDHIOU, S. FAYE, A. FAYE, A. ENGLERT, S. WOHNLICH.
Estimation de la précipitation à partir de l’atténuation des signaux des liens
Microondes de télécommunications
536
A. DOUMOUNIA, F. CAZENAVE, F. ZOUGMORÉ, M.GOSSET.
Utilisation des SIG dans l’étude de la répartition géographique des crevettes
penaeidae dans le Lac Nokoue A So-Ava (Bénin)
541
N. KOUHOUNDJI, L.C. HINVI, B. TENTE, G.A. AGBAHUNGBA, B. SINSIN, E.D. FIOGBE.
Pilotage du transfert de technologie par la co-construction de système de
développement territorial : un enjeu pour la télédétection spatiale et l’éco
développement durable.
545
B. ALLENBACH, J-F. RAPP.
XXII
Thème 1 : Evènements extrêmes
Au Sud comme au Nord du Sahara, les évènements climatiques extrêmes, les
inondations et les crues sont de plus en plus fréquents. L’occupation des terres et
les effets du changement climatique sont à l’origine de cette hausse, bouleversant
ainsi les normes hydrologiques utilisées jusqu’à présent. Les exposés scientifiques
présentés dans ce thème témoignent de ces augmentations et mettent en avant
leurs conséquences sur les cours d’eau existants, les courbes Intensité-DuréeFréquence, et la pérennité des ouvrages de construction, tels que les barrages,
dans les pays concernés. Ces résultats démontrent la nécessité d’opérer une
révision des normes hydrologiques et de rénover les outils de mesures devenus
inadaptés aux nouvelles réalités hydro-climatiques des régions concernées.
1
Analyse statistique de la pluviométrie journalière maximale
au bassin versant de l’extrême nord tunisien et Ichkeul
Mathlouthi M.1 & Lebdi F.2
1 Laboratoire de Recherche en Sciences et Technologies de l’Eau à l’INAT, [email protected]
2 Institut National Agronomique de Tunisie (INAT), 43 Avenue Charles Nicolle 1082 Tunis, Tunisie, Université de
Carthage.
Résumé
L’étude de la pluviométrie dans un bassin versant ou une région porte, non
seulement sur la pluie moyenne et sa distribution spatiale et temporaire, mais aussi
sur la pluie journalière maximale. Cette caractéristique journalière maximale est
un élément important pour l’évaluation des débits des cours d’eau d’une façon
directe ou indirecte. On utilise une approche statistique pour généraliser la pluie
journalière maximale pour le bassin versant de l’extrême nord et Ichkeul en Tunisie,
ajuster les lois statistiques appropriées et estimer les périodes de retour des valeurs
extrêmes. Pour plus de précision relative à l’approche statistique, plusieurs modèles
d’ajustement ont été utilisés. Le choix des stations s’est fait selon l’étendue des
séries de données et la continuité des observations. L’analyse a montré que parmi
les lois étudiées, la loi Log-normale est celle qui s’ajuste le mieux selon les critères
statistiques. Ces critères portent sur l’aspect de la courbe théorique, le test de X2
et la comparaison des critères d’information Bayésien et d’Akaike. La loi de Kritsky
et Menkel est aussi la première loi d’ajustement pour certaines stations. Pour une
période de retour centennale, un maximum de pluie qui dépasse les 200 mm dans
la région de l’extrême nord ouest du pays peut être obtenu.
Mots clés : pluie journalière maximale, lois statistiques, période de retour, valeurs
extrêmes.
2
Évolution des pluies extrêmes de durées infra-journalières
et leurs impacts sur les courbes Intensité-Durée-Fréquence
en Côte d’Ivoire
SORO G. E1, GOULA B. T. A.1, KOUASSI F.W1. SROHOROU B.2 SAVANÉ I.1
1 Laboratoire Géosciences et Environnement, Université Nangui Abrogoua 02 BP 801 Abidjan 02, Côte d’Ivoire.
[email protected]
2 Direction de la Météorologie Nationale, SODEXAM 15 BP 950 Abidjan 15, Côte d’Ivoire
Introduction
Le réchauffement climatique à l’échelle de la planète est aujourd’hui reconnu. A ce
jour, aucun signal cohérent, à grande échelle, de l’effet du changement climatique
n’a été détecté sur les pluies extrêmes. Cette situation est principalement liée à la
taille des séries actuellement disponible et à la très forte variabilité interannuelle des
pluies extrêmes. En Afrique de l’Ouest très peu d’études ont porté sur l’évolution
des pluies extrêmes et notamment sur celles de courtes durées. De telles séries
pluviométriques sont plutôt rares dans cette partie du globe, malgré les besoins qui
s’y présentent depuis une vingtaine d’années. En effet, à ce jour, les ingénieurs,
aménageurs et bureaux d’études continuent à utiliser des normes hydrologiques
développées dans les années 60-70 pour la conception des ouvrages hydrauliques.
En Côte d’Ivoire, la conception des ouvrages d’évacuation des eaux pluviales des
villes est jusqu’à ce jour réalisée à l’aide de courbes régionales intensité-duréefréquence issues de l’instruction technique de 1979. Le modèle empirique qui a servi
à la construction de ces courbes régionales est celui de Montana, ajusté avec les
données pluviographiques antérieures à l’année 1979 sur des périodes de 10 ans
en moyenne. Face aux perturbations climatiques et à augmentation des surfaces
imperméables causée par une urbanisation anarchique qui conduit les populations à
être de plus en plus exposées au risque d’inondation, il est indispensable d’analyser
l’évolution des pluies extrêmes de courtes durées afin de proposer des normes
hydrologiques adaptées la condition environnementale actuelle de la Côte d’Ivoire.
Données et Méthodes utilisées
Les données de base sont constituées de pluviogrammes issus de 8 stations
pluviographiques. Les pluviogrammes ont été mises à disposition par la Direction
de la Météorologie Nationale de la Côte d’Ivoire. Ils couvrent globalement la
période de 1942 à 2002. L’extraction de la variable descriptive des pluies horaires
extrêmes a été effectuée de façon manuelle par le biais d’un dépouillement par
valeurs maximales suivant les pas de temps de 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180 et
240 minutes. L’analyse de l’évolution des pluies horaires extrêmes a été menée en
appliquant le test de Mann-Kendall aux séries de variables extrêmes. La construction
des courbes intensité-durée-fréquence s’est effectuée comme suit : d’abord une
distribution de probabilité est ajustée à chaque échantillon de chaque durée ; ensuite,
3
on détermine les quantiles correspondant à plusieurs périodes de retour spécifiées,
en utilisant la distribution ajustée et enfin on modélise les courbes intensité-duréefréquence en ajustant une équation empirique de type Montana sur les quantiles
estimés pour chaque période de retour au moyen des régressions non linéaires.
Pour évaluer l’impact de l’évolution des pluies horaires extrêmes sur les courbes
intensité-durée-fréquence, les écarts moyens entre les paramètres proposés par
l’instruction technique de 1979 et ceux de la présente étude ont été calculés.
Résultats et Discussion
Evolution des pluies extrêmes de courtes durées
On observe une baisse de l’intensité maximale des pluies de courtes durées (Figure
1). Cette baisse augmente avec la durée de la pluie. Au niveau de pluies de durées
supérieures à 2 heures, certaines tendances à la baisse semblent se regrouper au
Sud, au Sud-Est, à l’Ouest et au Nord-Ouest. Les baisses au niveau de l’intensité
maximale des pluies de courtes durées même si elles n’affectent pas toutes les
stations et tous les pas de temps, confirment néanmoins la tendance générale à la
baisse de la pluviométrie en Afrique de l’Ouest et notamment en Côte d’Ivoire.
Durée: 1 h
Durée: 30 min
Durée: 1 h 30 min
10
10
ODIENNE
10
ODIENNE
KORHOGO
ODIENNE
KORHOGO
9
9
8
BOUAKE
BONDOUKOU
8
BOUAKE
MAN
BOUAKE
MAN
7
MAN
7
DIMBOKRO
DIMBOKRO
7
6
6
6
5
-7
-6
-5
-4
-8
-3
ABIDJAN
5
TABOU
TABOU
-8
TABOU
-7
-6
-5
-4
Durée: 2 h
-3
-8
8
BOUAKE
MAN
7
DIMBOKRO
7
DIMBOKRO
DIMBOKRO
6
ABIDJAN
ABIDJAN
ABIDJAN
5
5
TABOU
-8
TABOU
TABOU
-7
-6
-5
-4
BOUAKE
MAN
6
6
BONDOUKOU
BONDOUKOU
8
BOUAKE
-3
-3
9
9
5
-4
KORHOGO
KORHOGO
BONDOUKOU
7
-5
Durée: 4 h
ODIENNE
ODIENNE
9
MAN
-6
10
10
KORHOGO
8
-7
Durée: 3 h
10
ODIENNE
DIMBOKRO
ABIDJAN
ABIDJAN
5
Significativité
des tendances
9
BONDOUKOU
BONDOUKOU
8
KORHOGO
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-8
-7
-6
-5
-4
-3
Figure 1 : Evolution des l’intensité maximales annuelles des pluies de courtes durées
4
Impacts sur les normes hydrologiques utilisées pour la
conception des ouvrages hydrauliques
Paramètres du modèle de Montana
Les paramètres fournis par ce présent travail sont largement supérieurs à proposés
par l’instruction technique de 1979 (Tableau 1). Pour la durée de retour 10 ans, les
valeurs du paramètre a(T) ont pratiquement doublés (stations d’Abidjan, Bondoukou,
Dimbokro, Man, Sassandra). Au niveau du paramètre b(T), on observe un écart de
0,20 en moyenne entre les paramètres obtenus par cette présente étude et ceux
actuellement en vigueur en Côte d’Ivoire dans le domaine du génie civil et rural.
Selon Soro et al. (2008), la longueur de séries pluviométriques utilisée et le choix
du modèle statistique pourraient être à l’origine de l’évolution des paramètres du
modèle de Montana.
Tableau 1: Comparaison des paramètres du modèle de Montana actuellement en vigueur dans
le domaine du génie civil (DCAD, 1979) et ceux obtenus dans cette présente étude
pour une période de retour 10 ans.
Station
Abidjan
Bondoukou
Bouaké
Dimbokro
Korhogo
Man
Odienné
Tabou
Paramètre de Montana
a (mm/h)
Instruction Etude
Evolution du
technique
actuelle
paramètre
de 1979
(%)
460
1026
55
532
1227
57
532
1518
65
532
785
32
532
736
28
570
1564
64
532
608
13
570
729
22
Paramètre de Montana
b (-)
Instruction Etude
Evolution du
technique actuelle
paramètre
de 1979
(%)
0,37 0
,57
35
0,46 0
,70
34
0,46 0
,76
39
0,46 0
,60
23
0,46 0
,56
18
0,48 0
,74
35
0,46 0
,51
10
0,48 0
,53
9
Courbes Intensité-Durée-Fréquence des pluies horaires extrêmes
L’évolution des pluies horaires extrêmes a eu impact sur les courbes intensitédurée-fréquence. En effet, on constate un écart notable entre les courbes-duréefréquence élaborées lors de l’instruction technique de 1979 et celles issues de la
présente étude (Figure 2). Les intensités maximales de pluies de durées inférieures
à 20 min sont actuellement sous-estimées ; tandis celles de durées supérieures
à 20 min sont actuellement surestimées. Cette surestimation s’amplifie lorsque
la période de retour diminue. Selon Madsen et al. (2009), l’évolution des courbes
intensité-durée-fréquence est souvent liée à la taille des séries de données utilisées.
Ceci a été confirmé par Endreny et Imbeah (2009) au niveau de la station d’Accra
et Ho au Ghana.
5
Figure 2 : Courbes Intensité-Durée-Fréquence des pluies horaires actuellement en vigueur
(DCAD, 1979 et celles de la présente étude pour la station d’Abidjan
Conclusion
En somme, il est a noté une baisse au niveau de l’intensité des pluies extrêmes
de durées infra-journalières. Ces changements ont eu un impact sur les normes
hydrologiques utilisées pour la conception des ouvrages hydrauliques qui s’est
traduit par une modification significative de l’allure des courbes intensité-duréefréquence.
Références bibiographiques
DCAD (Direction Centrale de l’Assainissement et du Drainage), 1979. Etude des intensités des
averses exceptionnelles. Abidjan (Côte d’Ivoire), 53p.
Endreny T. A. & Imbeah N., 2009. Generating robust rainfall intensity-duration-frequency estimates
with short-record satellite data. Journal of Hydrology, 32 (1-2) : 182-191.
Madsen H., Arnbjerg-Nielsen K. & Mikkelsen P. S., 2009. Update of regional intensity-durationfrequency curves in Denmark: Tendency towards increased storm intensities. Atmospheric Research,
92 : 343 - 349.
Soro G. E., Goula B. T. A., Kouassi F. W. Koffi K. Kamagaté B. Doumouya I. Savané I. & Srohourou
B., 2008. Courbes Intensité Durée Fréquence des Précipitations en climat Tropical Humide : Cas de la
région d’Abidjan (Côte D’Ivoire). European Journal of Scientific Research, 21 : 394 - 405.
6
Vers l’obtention de nouvelles courbes IDF en Afrique de l’Ouest
et Centrale-application du logiciel NUNIEAU-pluie et premiers
résultats à la station de Ouagadougou au Burkina Faso
J.-E. PATUREL1-2, M. TRAORÉ2, F. PONS3, H. KARAMBIRI2, C. LAROCHE3, A.J.
GARANE4
1 HSM/IRD – 01 BP 182 – Ouagadougou – Burkina Faso
2 2iE- 01 BP 594 – Ouagadougou- Burkina Faso
3 CETE Méditerranée - Aix-en-Provence - France
4 Direction Générale de la Météorologie Burkina - Ouagadougou - Burkina Faso
Résumé
L’évolution récente du climat depuis 1970 et la recrudescence d‘événements pluviométriques extrêmes telle que la pluie du 1er septembre 2009 à Ouagadougou incite
à réviser l’analyse statistique des pluies en Afrique de l’Ouest et Centrale comme
le Burkina Faso.
Celle-ci se base principalement sur la construction de courbes Intensité-DuréeFréquence (IDF), courbe donnant la probabilité de diverses intensités de pluie
de courte durée pour diverses durées en un lieu donné. Il s’agit d’une famille de
courbes, dont chacune représente une certaine fréquence d’occurrence ou une
certaine période de retour exprimée en années. Dans beaucoup de pays, cette
information est obtenue après le dépouillement de pluviogrammes. Ce travail est
fastidieux, long et sujet à de nombreuses erreurs. L’outil NUNIEAU-pluie, logiciel
conçu par le CETE Méditerranée, permet d’automatiser ce dépouillement et de pallier ainsi ces inconvénients. Il extrait le tracé du signal pluie des pluviogrammes à
partir d’un algorithme écrit sous MATLAB et le transforme en données numériques
permettant alors de fournir des lames d’eau pour plusieurs pas de temps. Le logiciel
possède plusieurs options de traitements avancées qui, pour certaines, sont encore
en phase de développement. Ce logiciel peut également être utilisé pour dépouiller
des limnigrammes ou des marégrammes.
La présente étude a consisté à actualiser les courbes Intensité-Durée-Fréquence
(IDF) de la station synoptique de Ouagadougou au Burkina Faso, les dernières
courbes IDF ayant été établies par le CIEH en 1984. Pour cela, trois cent dix pluviogrammes couvrant la période 1977-2011 ont été fournis par La Direction Générale
7
de la Météorologie du Burkina puis scannés et dépouillés avec NUNIEAU-pluie.
Après avoir appliqué la même méthodologie de construction de ces courbes IDF
que celle du CIEH, les différentes courbes IDF de la station ont été comparées entre
elles. Les premières analyses (tableau 1) montrent une augmentation d’intensité
des pluies sur les pas de temps faibles, 5 et 15 minutes, alors qu’au delà de 30 mn,
les intensités sont similaires.
Cette analyse se doit d’être complétée car il est probable que l’événement du 1er
septembre 2009 biaise ces résultats. De même, il faut généraliser cette étude à
l’ensemble du pays mais aussi à l’ensemble de la région puisque les prévisions du
GIEC promettent plus d’événements extrêmes dans le futur.
Tableau 1 : Comparaison des quantiles de hauteur de pluie précipitées pour différents pas de
temps et période de retour
8
Analyse fréquentielle des maxima annuels de pluies
des stations synoptiques du Bénin et élaboration
des courbes IDF à Cotonou
AQUE I. A., [email protected]
Chaire Internationale de Physiques Mathématiques et Applications (CIPMA) Université d’Abomey-Calavi (UAC
Bénin)
AFOUDA A., [email protected]
Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA) Chaire Internationale de Physiques Mathématiques et Applications
(CIPMA) Université d’Abomey-Calavi (UAC Bénin)
Résumé
La présente étude fait l’analyse fréquentielle des extrêmes annuels de pluies
à des temps d’agrégation allant de 6 à 72 heures, des stations synoptiques du
Bénin et élabore les courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) des précipitations
à la station synoptique de Cotonou par la combinaison des quantiles issus de
données pluviométriques et pluviographiques. Deux lois statistiques à savoir
les lois GEV et Gumbel ont été utilisées. Le choix du meilleur modèle a été fait
sur la base de la comparaison numérique. On a obtenu la prédominance de
la loi gumbel par rapport à la loi GEV. Trois modèles empiriques (Montana,
Talbot et Keifer-Chu) ont été utilisés pour l’élaboration des courbes IDF des
précipitations. Le modèle de Montana a montré une inefficacité devant celui de
Talbot et Keiffer-Chu, pour toutes les séries de données considérées. Ainsi, à la
station synoptique de Cotonou, le modèle de Keiffer-Chu, qui a trois paramètres,
a donné la plus faible erreur quadratique pour chaque série de quantile. Il
représente plus fidèlement l’aspect infini d’une intensité instantanée surtout avec
la combinaison des quantiles. Le modèle de Montana toujours utilisé dans le
dimensionnement des ouvrages hydrauliques au Bénin ne garanti pas la sécurité de
ces ouvrages et devra donc être remplacé, pour une durabilité des aménagements,
dans le contexte actuel de variabilité des extrêmes climatiques annuels.
Mots clés : Analyse fréquentielle, Extrêmes annuels, Intensité-Durée-Fréquence,
Bénin.
9
Introduction
L’élaboration des courbes IDF est souvent rendu difficile, voire impossible, par le
manque de données à long terme des valeurs extrêmes et donc, fait appel à l’usage
de loi statistique dont le choix varie d’un auteur à un autre, d’une région à une autre
et selon les types de données disponibles.
Peu de recherches ont été effectuées quant à l’établissement des courbes IDF
des précipitations en zone tropicale africaine, moins encore au Bénin, depuis la
période de sécheresse qu’a connue la sous-région. On note néanmoins de vieilles
publications comme celles de Bultot, 1956 et Pire et al., 1960 puis des articles
récents comme celui de Mohymont et Demarée, 2006, où différents modèles de type
Montana ont été testés ; ils constatent en particulier que les formules de Montana
classiques devraient être rejetées en faveur d’une formule ayant une base physique
et probabiliste plus solide. Or, cette formulation empirique s’inscrit dans le guide de
l’assainissement des villes en usage en France. Par ailleurs, des bureaux d’études
exécutant des projets en Afrique tropicale font couramment la demande de cette
information.
La présente étude vise à effectuer l’analyse fréquentielle des maxima annuels de
pluies de pas de temps divers, des stations synoptiques du Bénin et à élaborer les
courbes IDF des précipitations à la station synoptique de Cotonou par la combinaison
des quantiles issus de données pluviométriques et pluviographiques.
Données et Méthode
Données
Les données pluviographiques et pluviométriques de 6 stations synoptiques
(Cotonou, Bohicon, Savè, Parakou, Natitingou et Kandi), proviennent de l’ASECNA.
Globalement, elles couvrent respectivement les périodes de 1954 à 1999 et 1921
à 2009.
Analyse fréquentielle des données
Les lois statistiques GEV et Gumbel ont été utilisées pour l’analyse fréquentielle. La
méthode des L-moments a été choisie pour l’estimation des paramètres, en raison
de la robustesse de ses estimateurs par rapport aux estimateurs du maximum
de vraisemblance (Stedinger et al., 1993). Le meilleur modèle a été choisi sur la
base de la comparaison numérique avec la probabilité à postériori et les critères
Bayésien (Schwarz, 1978) et (Akaike, 1974).
10
Modèles empiriques des courbes Intensité - Durée - Fréquence
Dans le cadre de cette étude, nous utilisons trois modèles empiriques à deux et
trois paramètres (Tableau 1)
Tableau 1 : Equations empiriques des courbes IDF
Modèles
Montana
Equations empiriques
Références
Grosse et al., 1980
Talbot
Hingray et al.,2009
Keifer-Chu
Garcia-Bartual et Schneider, 2001
désigne l’intensité de la pluie (mm/h);
pluies (heures) ;
,
climatiques locales.
et
désigne le pas de temps des
sont des paramètres qui dépendent des conditions
Résultats et discussion
Analyse fréquentielle
L’analyse fréquentielle montre une prédominance de la loi Gumbel pour l’estimation
des quantiles des intensités maximales annuelles. la loi GEV, très faiblement
représentée, n’est acceptée, au niveau des données pluviographiques, que pour
les pas de temps 6 heures à Cotonou, 8 heures à Bohicon, 12 heures à Savè, 6
heures à Parakou, 10, 12 et 14 heures à Natitingou et 8 heures à Kandi. Au niveau
des données pluviométriques, elle ne décrit qu’une seule série de données, en
l’occurrence les maxima annuels de 24 heures à la station synoptique de Savè.
Cette prédominance de la loi Gumbel pourrait en partie être due à la taille des
échantillons considérés. Car, une étude de Koutsoyiannis et Baloutsos (2000) sur
la longue série pluviométrique d’Athènes (136 années), ont constaté que la loi
Gumbel n’est pas adaptée aux maxima annuels de la série de 136 années, tandis
qu’elle paraissait appropriée si on ne considère, par exemple, que les 34 dernières
années. Aussi, Tamara et Yahia (2009), dans une étude réalisée en Algérie ont
confirmé la prédominance de la loi Gumbel sur une série pluviométrique de 31 ans.
Toutefois, la non confrontation avec d’autres lois pourrait aussi justifier la
prédominance de la loi Gumbel, car dans une étude réalisé par Soro et al, 2008, en
Cote d’Ivoire, il a été constaté une prédominance de la loi Log-Normal sur la les lois
GEV et Gumbel.
11
Courbes Intensité Durée Fréquence des précipitations de la station
synoptique de Cotonou
Figure 1 : Courbes Intensité Durée Fréquence de précipitations de la station synoptique de Cotonou
à l’aide de modèles empiriques et de données Combinées (pluviographe et pluviomètre)
De façon générale, les courbes IDF obtenues avec le modèle de Montana sont
des séries de droites parallèles ; ce qui ne représente pas correctement l’aspect
infini d’une intensité instantanée. Ce résultat est confirmé par Monhymont et al.,
(2006), par Minh Nhat et al., (2006), Soro et al., (2008) et Tamara et Yahia, (2009)
respectivement au gCongo, au Vietnam, en Cote d’Ivoire et en Algérie. Toutefois
l’inexistence d’étude sur les courbes IDF au Bénin ne permet pas de faire une
comparaison. Les courbes obtenues à l’aide du modèle de Talbot et Keiffer-Chu
présentent une certaine courbure. Elles représentent donc plus l’aspect infini d’une
intensité instantanée. La courbure est plus prononcée avec le modèle de KeifferChu et mieux lorsque l’on combine les données (Figure 1) ; aussi la plus faible erreur
quadratique moyenne pour chaque série de quantile est obtenue avec ce modèle.
On peut donc retenir que les courbes IDF obtenues avec ce modèle peuvent être
utilisées pour le dimensionnement des ouvrages hydrauliques à Cotonou.
Conclusion
Dans le cadre de l’étude fréquentielle, la loi Gumbel est la mieux représentée sur
l’ensemble des six stations face à la loi GEV faiblement représentée.
12
Trois modèles empiriques ont été utilisés pour l’ajustement des quantiles obtenus
à la station synoptique de Cotonou. Le modèle de Keiffer-Chu donne la plus faible
erreur quadratique moyenne pour chaque série de quantile contrairement au modèle
de Montana ; aussi, il représente plus l’aspect infini d’une intensité instantanée
surtout avec la combinaison des quantiles.
Afin de confirmer ces conclusions, d’avoir une idée sur la régionalisation des courbes
IDF et disposer de paramètres idéales pour les futures travaux d’aménagements,
nous envisageons élargir l’élaboration des courbes IDF aux autres stations
synoptiques du Bénin.
Bibliographie
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European Journal of Scientific Research Vol.29 No.3, pp.334-348.
13
Variabilité climatique et reprise des écoulements des vallées
sèches au Sahel : une approche hydrogéomorphologique dans
la vallée du kori Mountséka au Niger
Bahari Ibrahim M.1, Faran Maiga O.1, Mamadou I.2 ; Bouzou Moussa I.1-3
1 Département de Géographie, Université Abdou Moumouni de Niamey, BP : 418 Niamey-Niger E-mail : [email protected] ;
2 Département de Géographie, Université de Zinder ;
3 Géosciences et environnement, Université de Maradi
Résumé du Poster
La présente étude porte sur une vallée sèche située dans la zone agricole au sud
du Niger. Cette région peuplée il y a un plus d’un demi siècle, abrite tous les grands
affluents fossiles de la rive gauche du fleuve Niger.
La vallée du kori Mountséka, présente un nouveau comportement caractérisé
par des écoulements tronçonnés et progressifs depuis 1994. Aussi, d’autres cas
s’observent et se généralisent chaque année avec des conséquences désastreuses
sur la circulation des biens et des personnes dans l’espace nigérien.
L’objectif de l’étude est de déterminer les facteurs et les causes de la reprise
d’écoulement des koris au sein des vallées sèches suivant une approche
hydrogéomorphologique.
Il ressort de l’analyse que, ce nouveau comportement résulte de la forte variabilité
des précipitations observées après 1990, mais aussi à la profonde évolution
d’usage des sols observée dans la vallée, il y a une quarantaine d’années. Les
forts taux de ruissellement sur les versants ont entrainé une augmentation et une
multiplication des mares dans l’axe de drainage du kori. Ces mares de plus en plus
permanentes, s’interconnectent pour donner un écoulement pendant la saison des
pluies. Cet écoulement jadis inexistant, endommage régulièrement le réseau routier
sous-dimensionné.
D’où la nécessité d’agir afin de proposer des mesures adéquates de gestion
ressources naturelles suite à la disponibilité des eaux de surface mais aussi protéger
le réseau routier.
Mots clés : Sahel ; variabilité climatique ; vallées sèches ; hydrogéomorphologie;
kori ; Mountséka ; Sahel nigérien
14
Effet de l’intensité de pluie sur les caractéristiques
hydrodynamiques et l’érodibilité de quelques sols
de la plaine du Bas-Chéliff
KOULLA Nour Eddine 1; MOKHTARI Djamel Eddine 1-2; ABBAS AHMED 1.
1 Université Hassiba Benbouali de Chlef, Hay Es-Salem, 19 route nationale, 02000 Chlef, Algérie.
[email protected]
2 Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, BP 32 El Alia 16111 Bab Ezzouar Alger.
[email protected]
Résumé
La zone d’étude choisie soufre d’énormes problèmes de dégradation de ces sols,
ces problèmes affectent leurs propriétés physiques, chimiques, et hydrodynamiques.
Les paramètres hydrodynamiques et l’érodibilité de ces sols sont mal connues
(Douaoui 2004).
Par l’entraînement des eaux de ruissellement, les sols de la plaine du Bas-Chéliff
sont soumis à un disfonctionnement hydrique et structural (Douaoui, 2005). Ce
disfonctionnement a été apprécié par la méthode de simulation de pluies.
L’approche a été réalisée sur deux intensités de pluies différentes (67mm/h et 33
mm/h) à l’échelle des micros parcelles (0.132 m2) sur cinq sols différents.
Le comportement des sols simulés dépend à la fois de ces propriétés physicochimiques et de l’intensité de pluie qu’il subit. Les expériences effectuées ont mis
en évidence des caractéristiques hydrodynamiques (ruissellement, l’infiltration,
érodibilité, transport des particules, et pluie d’imbibition) différentes entre les divers
sols étudiés.
Mots-clés : Bas-Cheliff ; intensité de pluie ; paramètres hydrodynamiques.
15
Recrudescence des crues en Afrique de l’ouest :
Quel impact en termes de ressources ?
Luc DESCROIX1, Pierre GENTHON2, Daniel SIGHOMNOU3, Gil MAHÉ2, Ibrahim Bouzou
MOUSSA4, Honoré DACOSTA5, Arona DIEDHIOU1, Aïda DIONGUE6, Gérémy PANTHOU7,
Théo VISCHEL7, Harouna KARAMBIRI8, Ibrahim MAMADOU9, Nadine DESSAY10, Emmanuèle GAUTIER11, Eric DELAÎTRE10, Moussa Malam ABDOU1
1 IRD/UJF-Grenoble 1 / CNRS / G-INP, LTHE UMR 5564, BP 53, 38041, Grenoble cedex 9 France;
2 IRD-HSM/UM1/UM2/ UMR 5569 CC MSE Place Eugène Bataillon 34095 Montpellier Cedex 5
3 ABN - BP 729 Niamey - Niger ;
4 UAM FLSH, BP 418, Niamey, Niger ;
5 Département de Géographie, FLSH Université Cheikh Anta Diop, Dakar Sénégal ;
6 Agence Nationale de l’Aviation Civile et de la Météorologie (ANACIM)/MET Aéroport Léopold Sedar
Senghor, BP 8257 Dakar-Yoff Dakar, Sénégal ;
7 UJF-Grenoble 1/IRD/CNRS / G-INP, LTHE UMR 5564, BP 53, 38041, Grenoble cedex 9 France ;
8 2iE1, Rue de la Science, 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso ;
9 Département de Géographie Faculté des Lettres et Sciences Humaines Université de Zinder - BP:
656 Zinder, Niger,
10 UMR 228 ESPACE-DEV (IRD, UM2, UAG, UR), Maison de la Télédétection, 500 rue Jean-François
Breton, 34093 Montpellier Cedex 5, France
11 Laboratoire de Géographie Physique, 1 Place Aristide Briand, 92195 Meudon, France ;
Adresse mail premier auteur : [email protected]
Introduction
L’année 2012 a été une année particulièrement pluvieuse en Afrique de l’ouest.
Dans le bassin du Niger Moyen, elle est la plus pluvieuse depuis 1968, début de la
longue période de déficit pluviométrique observée dans toute la sous-région.
De nombreuses inondations ont eu lieu, par exemple à Niamey où le fleuve Niger
a atteint sa plus haute cote jamais enregistrée. Il semblerait que la bonne pluviométrie s’est additionnée à une tendance à long terme, celle de l’accroissement des
coefficients d’écoulement, notée dès la fin des années 1980. Mais cela ne signifie
pas que la ressource en eau est en augmentation ; la durée des crues et les écoulements de base diminuent, rendant la gestion de la ressource plus délicate.
Une augmentation générale des écoulements
On observe depuis quelques années une augmentation des écoulements, d’abord
notée par Albergel (1987) qui l’a remarquée au moment le plus accentué de la
sécheresse, au Burkina Faso. On a appelé ce phénomène le paradoxe du Sahel
(Descroix et al., 2013).
16
Mais on remarque aussi ces dernières années une évolution dans l’occurrence des
précipitations. Il semblerait que les évènements de cumul précipité important sont
en augmentation en début de saison, sans qu’on ait pu démontrer une augmentation
des intensités instantanées (Sighomnou et al., 2013).
Régionalisation
Si certaines de ces inondations ont concerné aussi ou exclusivement les zones
soudaniennes (comme celles de 2007) on observe plutôt dans ces régions une
diminution logique des écoulements depuis le début du déficit pluviométrique en
1968 ; ceci est à mettre en relation avec le maintien des capacités de rétention
en eau des sols et de l’évapotranspiration réelle, qui consomment une quantité
d’eau peu soumise à variabilité inter annuelle mais aussi de la baisse progressive
du niveau des aquifères depuis le début de la sécheresse (Opoku-Ankomah et
Amisigo, 1998 ; Olivry, 2002).
On note donc :
- l’augmentation des écoulements qui semble concerner tout le Sahel
(Descroix et al., 2013),
- la remontée du niveau de la nappe dans la région de Niamey depuis le
début de la sécheresse (le paradoxe de Niamey Leduc et al., 2001) en est
une conséquence ; elle provient de l’augmentation du volume des mares,
principal points de recharge de la nappe ; elle s’étend probablement à une
grande partie du bassin des Iullemeden mais cela n’a pas encore été vérifié.
Conséquences en termes de ressources
Il a pu être montré que les ressources en eau ne bénéficient pas de ce surcroît de
volume d’eau de surface. En effet, on observe, parallèlement à cet accroissement
des écoulements :
- une diminution de l’eau retenue par les bassins et disponible pour la végé-
tation naturelle et pour les cultures ;
- une diminution de la durée totale des écoulements, que ce soit à la fin des
17
épisodes pluvieux ou en fin de saison des pluies, donc une diminution des
débits de base, les plus utiles durant les saisons sèches ;
- un accroissement des transports solides et de la sédimentation, qui diminuent la qualité de l’eau et rendent son exploitation plus compliquée.
Par contre dans la région de Niamey, cet accroissement des écoulements a
conduit à une augmentation du niveau des eaux souterraines. Même si celle-ci est
liée à une dégradation de l’environnement, elle représente néanmoins une opportunité localement.
Conclusion
L’évolution climatique et les changements d’usage des sols provoquent un
accroissement des volumes d’eau écoulés en zone sahélienne. Cela a même
entraîné une augmentation remarquée du volume des crues et des inondations.
Mais cela ne se traduit pas par une augmentation de la ressource ; au contraire,
celle-ci est disponible pendant un laps de temps plus court, et sa qualité est
dégradée par une forte turbidité.
Références
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19
Changes to flow regime on the Niger River at Koulikoro
under a changing climate
SEIDOU Ousmane, GADO Djibo Abdouramane
It is well known that climate change is likely to alter the hydrological regime of several major rivers worldwide, triggering various economic and environmental problems.
The Niger river is a vital resource for millions of people in west Africa who rely on
it for fishing, irrigation, navigation and hydropower generation. Both economic activities and ecosystem health in the inner Delta are extremely sensitive to changes
in floods and droughts regimes in the river. While deciders and stakeholders are
aware of the issue, it is hard to take action without a quantitative estimate of future
changes.
A SWAT (Soil and Water Assessement Soil) model of the Niger Basin watershed
at Koulikoro was successfully calibrated and validated. The Model was forced with
the output of the KNMI-RACMO 2.2b Regional Climate Model from the AMMAENSEMBLE experiment representing the IPCC climate change scenario A1B. A
quantile-quantile transformation was applied to the input data to correct biases in
their distributions. It was found that the quantile-quantile transformation improved
the simulation of both average and extreme monthly flows. Results also suggest
that both the 100 year flow and and mean flow at Koulikoro will be lower during the
2020-2050 period compared to the 1970-2000 period; Ongoing simulations with nine
other RCM models from the AMMA-ENSEMBLES experiment will be discussed.
20
What’s drought and impacts extension on low-water levels in
Central African central-north and Kenyan central-west ?
Cyriaque-Rufin NGUIMALET
Département de Géographie, Faculté des Lettres et Sciences Humaines
BP : 1037 - Bangui (République Centrafricaine)
E-mail: [email protected]
Summary
Drought in Africa is seasonal and annual phenomenon. Although there are several
forms manifestations, this paper discusses its multi-annual compared impacts
on low-water levels from four Central African (Tomi, Gribingui and Fafa) and
Kenyan (Malewa) rivers’. The aim is to understand how it is recorded over 19581995 periods and if its width varied since 1970, where the phenomenon becomes
persistent, reducing tropical watercourses’ annual mean flow. Is its spatiotemporal
impact similar in both wet tropical climate Soudano-guinean zone and equatorial
altitude zone? Thus, bibliographical and conceptual analysis of drought and lowwater levels was done. Minimum daily mean flows data were analyzed to compare
the observed locally trends (interannual mean of Qmin per basin, frequencies of Qmin,
flow indices, detection of low-water level peaks’ modification etc).
Interannual mean flow varies from 35.48 m3 s-1 on Fafa (4,380 km2) to 6.1 m3 s-1
over Malewa (1,700 km2), while observed critical minimum flows is 0.04 m3 s-1 for
Tomi (2,380 km2: 10 mars 1988) and Malewa (May 6th, 1985) rivers’. Calculated
frequencies with GEV and Gumbel distributions seem weak to high relatively,
varying from 10 years (Tomi) to 2.7 years (Malewa).
In addition, hydrological deficits are noticed over these rivers since 1970, severe
low-water levels during 1970-1995 periods which explain its persistence till today.
Furthermore, changes appearance dates of low-water level express drought spread
out on yearly months which never recorded critical low-water levels on rivers. Thus,
drought width appears generalized describing some specificity related to porosity
or severe low flow probable levels per basin. Diverse repercussions extend to
agricultural activities in these basins as rainwater harvesting strategies are not
developed anywhere. Low-water level’ severity has reduced water resources and
generate water scarcity, according to Communities per basin-area.
Keywords : Drought, phenomenon extension, impacts, low-water levels, Central
African central-north, Kenyan central-west.
21
Prévisibilité des hautes eaux avec le modèle conceptuel GR2M
dans le bassin-versant du Zou au Bénin (Afrique l’Ouest)
VISSIN Expédit W., KODJA D. Japhet, et AMOUSSOU Ernest
Laboratoire Pierre Pagney : Climat, Eau, Ecosystèmes et Développement (LACEEDE).
Université d’Abomey-Calavi. BP 526, Cotonou République du Bénin.
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Introduction
Le bassin versant du Zou à Atchérigbé, sous bassin de l’Ouémé est en proie à la
variabilité des paramètres hydroclimatiques (Houndénou, 1992 ; Gbatcho, 1992 ;
Vissin, 1998, 2001 et 2007 ; Le lay, 2002 ; Gnélé, 2005,).. L’impact des pluies
intenses contribue à l’élévation du niveau des cours d’eaux qui génère des crues.
À partir de ces constats, cette recherche se propose d’étudier la variabilité
hydropluviométrique sur la période 2005 à 2050 et d’identifier avec le GR2M les
années de survenance de crues exceptionnelles sur le bassin du Zou à Atchérigbé
dans le souci d’alerter tout usager du bassin sur les risques d’inondations.
Le bassin du Zou à Atchérigbé est compris
entre 7°14’30’’ et 8°33’52’’ de latitude
nord et 1°30’58’’ et 2°13’32’’ de longitude
est et couvre en moyenne une superficie
de 6950 Km2.
Il est caractérisé par un climat
intermédiaire entre le climat subéquatorial
de la côte et le climat soudano sahélien
du nord Bénin. il est installé sur le socle
précambrien, dahoméen composé du
gneiss et du granite avec des formations
du Continental terminal (sablo-argileux) à
l’aval du bassin.
La structure du relief
influence
l’écoulement et les cours d’eau sont
fortement encaissés, avec une pente
faible qui témoigne du comblement dans
le lit du cours d’eau.
Figure 1 : Situation géographique du bassin versant du Zou à Atchérigbé
22
1. Données et méthodes.
1.1.
Données
Elles concernent les données climatologiques (pluie et ETP) de l’ASECNA
de 1965 à 2005, les données hydrométriques (débits mensuels) du Service
de l’Hydrologie de la Direction Générale de l’Eau) de 1965 à 2005 et des
données REMO du programme IMPETUS collectées au Laboratoire PierrePagney : Climat, Eau, Ecosystèmes et Développement (LACEEDE) de la
période 2005 à 2050. Il s’agit de la pluie, du rayonnement solaire, la température, l’humidité, la vitesse du vent.
1.2. Méthodes
L’ETP projetée est calculée avec le logiciel ET0 Calc de la FAO sur la période 2005
à 2050. La méthode d’estimation utilisée est celle de Penman-Monteith (Allen et al.,
1998). Elle est déterminée par la formule :
E
T
0
=
900
u 2 (e s − e a )
T + 273
∆ + γ (1 + 0.3
4 u2 )
0.408∆ ( Rn − G ) + γ
Avec : ETo l’évapotranspiration de référence (mm/jour),Rn le rayonnement
net à la surface (MJ/m2/jour),G la densité de flux de chaleur du sol (MJ/m2/jour), T la
température moyenne quotidienne de l’air à 2 m de hauteur (°C), u2 la vitesse du vent à
2 m de hauteur (m/s), Es la pression de vapeur saturante (kPa, ea la pression de vapeur
réelle (kPa), es - ea le déficit de pression de vapeur saturante (kPa), ∆ la pente de la
courbe de pression de vapeur (kPa/°C), γ la constante psychométrique (kPa/°C).
−
La moyenne arithmétique X calculée sur une série de quarante ans a permis
de caractériser l’état hydroclimatique moyen et de calculer les indices pluviométriques.
Ils s’expriment par la formule :
xi → zi =
x−x
σx
Avec : x , la valeur de la variable, x ,
la moyenne de la série, σx , l’écart type
de la série
L’utilisation de valeurs normalisées a permis de cibler les années humides ou excédentaires
et les années sèches ou déficitaires de la série étudiée.
Le Nash (ln(Q)) est le critère d’optimisation pour mesurer la performance du modèle GR2M
Mouheli (2003) à simuler l’écoulement des hautes eaux dans cette étude.
Le tableau I présente les sous périodes (calage et validation) d’étude. Ainsi, le calage et la
validation avec le modèle GR2M ont été appliqués à des sous-périodes qui sont
23
homogènes et appartiennent à la séquence sèche ou humide.
Tableau I : Tableau des sous-périodes de calage/ validation pour le modèle GR2M.
Les périodes pour tester l’efficacité du
GR2M à simuler les hautes eaux
Calage
Validation
Les périodes de projection des hautes eaux
Calage
Validation
1965-1969
1970-1974
2009-2013
2014-2018
1975-1979
1980-1984
2020-2024
2025-2029
1985-1989
1990-1994
2035-2039
2040-2044
1995-1999
2000-2004
L’ensemble des données et méthodes ont permis d’obtenir les résultats ci après.
2. Résultats.
2.1. Analyse de l’efficacité du GR2M à simuler l’écoulement des hautes eaux
à l’exutoire du bassin du Zou d’Atchérigbé.
Les figures 2 et 3 présentent les régimes de la pluie et des débits observés.
Calage et validation : sous-période
humide
Calage : 19651969
Calage et validation sous-période
sèche
Calage : 19751979
Validation 19701974
Figure 2 : Variabilité des pluies et débits
observés et simulés sur les sous-périodes
en calage et validation
Validation : 19801984
Figure 3 : Variabilité des pluies et débits
observés et simulés sur les sous-périodes
en calage et validation
De l’analyse des figures 2 et 3, on constate que les débits observés et simulés
présentent quasiment la même évolution. Pour cette étude, les différentes valeurs
des Nash obtenues sont supérieures à 60 % et varient de 63,4 à 89,9 %. On
peut conclure que la corrélation entre débits observés et simulés, que le GR2M est
efficace et performant à simuler l’écoulement des hautes eaux.
24
2.2. Projection de l’écoulement des eaux hautes
Les figures 4 et 5 mettent en relief l’évolution interannuelle des pluies dans le
bassin du Zou-Atchérigbé de 2005 à 2050
Figure 4 : Variabilité interannuelle des
indices pluviométriques virtuelles sur le
bassin du Zou à l’exutoire d’Atchérigbé
Figure 5 : Régime pluviométrique suivant les
quatre sous-périodes annuelles (2005-2019 ;
2020-2034 ; 2035-2040 ; 2041-2049)
L’analyse de la figure 4 a permis d’identifier quatre grandes sous-périodes sur la
période 2005 à 2050 avec les déficits pluviométriques inhérents. Ainsi, la période
2005 à 2019 s’annonce humide avec les anomalies positives, tandis que la période
2020 à 2034 est caractérisée par une sensibilité à la récession pluviométrique dont
les anomalies sont à dominance négatives. D’autre part, la période 2035 à 2040
s’identifie par une tendance à forte pluviométrie dont la plus marquée sera 20342038. Par ailleurs la période 2041 à 2049, et surtout les années 2038 à 2043 et
2045 à 2048 seront aussi marquées par une récession pluviométrique.
Sur la figure 5, on note la baisse de la pluie de 4,47% sur la sous-période 20052019 et 2020-2034. Les sous périodes 2020-2034 et 2035-2040 ont un déficit
pluviométrique de 13% et 2035-2040 et 2041-2049 un déficit de 20,27%. Par
rapport à la sous-période 2005-2019, il y a une diminution des pluies de tous les
mois sur la sous-période 2020-2034 à l’exception des mois de février, avril, août,
octobre et novembre. Pour la sous-période 2035-2040, on note une augmentation
des pluies de tous les mois ce qui n’est pas le cas pour la sous période 2020-2034
à l’exception des pluies des mois de juin, août, octobre. Enfin, seuls les mois de
juin, août de la sous-période 2041-2049 ont connu une augmentation de pluie sur
les aux autres mois de la sous-période 2035-2040.
Les valeurs virtuelles, simulées de l’ETP et celles de la pluie étant disponibles
sur la période 2005 à 2050, les projections des années de hautes eaux à risque
d’inondation sont identifiées avec le GR2M.
La figure 6 présente l’évolution des débits simulés avec pluies projetées après
optimisation pour d’éventuel survenance des hautes eaux sur le bassin versant
du zou à Atchérigbé.
25
Validation : 2014-2018
Calage : 2009-2013
Calage : 2020-2024
Validation : 2025-2029
Calage humide : 2035-2039
Validation sèche : 2040-2044
Figure 6 : Variabilité des débits simulés pour l’écoulement des hautes eaux en calage et
validation
Sur les différentes courbes en calage comme en validation, les débits simulés
évoluent au rythme de la pluviométrie. Aussi, on constate un léger décalage (un
mois environ) entre les pics de pluie et ceux des débits simulés au cours des
différentes sous période par exemple (pluie et débit simulé en mai 2014). Ceci,
signifie que la réponse du sol par rapport à la lame d’eau précipitée n’a pas
été automatique et pourrait être dûe au temps de réponse du bassin versant
aux événements pluvieux, compte tenue des caractéristiques du substratum
géologique en place.
Bien que les débits simulés soient efficaces (figure 6), il faut dire que les
différentes valeurs des Nash (Sècheresse, basses eaux, hautes eaux,) sont plus
intéressantes, édifiantes et supérieures à 90 %.
Conclusion.
Au terme de cette recherche, on retient que les évènements climatiques sont l’un
des facteurs physiques qui influencent la dynamique de l’écoulement. Avec les
différentes valeurs des Nash qui sont plus intéressantes et édifiantes, le GR2M
est efficace à simuler l’écoulement des hautes eaux.
La prise de conscience de l’impact des évènements pluviométriques extrêmes
26
contribue à prendre des décisions pour une bonne gestion des ressources
en eau à l’échelle du bassin versant du Zou à Atchérigbé. Mais la meilleure
appréciation de la prévision de l’écoulement des hautes eaux doit être couplée
avec un modèle qui intègre les propriétés hydrodynamiques physiques.
Bibliographie
ADAM K. S., BOKO M., 1993: Le Bénin. EDICEF, Paris, 96 pages.
AMOUSSOU E., 2010 : Variabilité pluviométrique et dynamique hydro-sédimentaire du bassinversant du complexe fluvio-lagunaire Mono-Ahémé-Couffo (Afrique de l’Ouest.) Thèse de Doctorat
de l’Université de Bourgogne, Centre de Recherche de Climatologie CNRS-UMR 5210, 313 pages.
TAPSOBA D., 1997 : Caractérisation événementielle des régimes pluviométriques Ouest africains
et de leur récent changement. Thèse de Doctorat de l’Université de PARIS-XI (ORSAY), 300 pages.
VISSIN E. W., 2007 : Impact de la variabilité climatique et de la dynamique des états de surface sur
les écoulements du bassin béninois du fleuve Niger. Thèse de Doctorat de l’Université de Bourgogne,
Centre de Recherche de Climatologie CNRS-UMR 5210, 286 pages.
27
Structure spatiale des pluies à Cotonou
Lawin1A., E., Moumouni2 S., Adjahouinou1 M., M. and Afouda1 A.
1 Laboratoire d’Hydrologie Appliquée, Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey - Calavi, 01 BP
4521 Cotonou, Benin, e-mail: [email protected] ; [email protected]
2 Ecole Normale Supérieure de Natitingou, Université de Parakou.
Résumé
Comprendre la variabilité spatiale récente des pluies permet de répondre aux
préoccupations liées plus généralement à la gestion des eaux pluviales à travers le
choix et le dimensionnement adéquat des infrastructures hydrauliques de drainage
des eaux pluviales. Le présent travail s’est donc fixé pour objectif de prospecter la
structure spatiale des pluies à l’échelle de la ville de Cotonou afin d’analyser leur
variabilité spatiale. A partir de l’exploitation des données pluviométriques journalières,
sur dix ans (2001 – 2010), fournies par dix stations installées à l’intérieur ou proche
de la ville de Cotonou, une approche géostatistique basée sur l’outil variogramme a
été implémentée pour modéliser la structure spatiale des pluies à l’échelle annuelle.
Il en résulte que la structure dominante est de type linéaire. Mais deux années se
particularisent par leurs types de modèles propres, notamment 2002 et 2004.
Mots clés : Pluie, inondation, géostatistique, krigeage, variabilité spatiale.
Objectif de l’étude
Le présent travail s’est donc fixé pour objectif, dans un cadre prospectif, d’analyser
la structure spatiale des précipitations dans la ville de Cotonou, dans un contexte
géostatistique pour en déduire leur variabilité spatiale. Ainsi, dans un premier temps
les variogrammes empiriques des cumuls annuels ont été calculés et modélisés.
Ensuite, la variabilité interannuelle de la pluie moyenne spatiale, déterminée par
krigeage ordinaire (Matheron, 1971) a été analysée.
Données et méthodes
Cadre physique et données
Le cadre physique de ce travail est la ville de Cotonou. Elle se situe en bordure du
golfe du Bénin entre 6˚20’ et 6°24’ de latitude Nord puis 2°20’ et 2˚29 de longitude
Est. Avec une superficie d’environ 80 Km2, la ville de Cotonou comporte un réseau
pluviométrique dense de 8 stations (Figure 1) à double lecture journalière. A ces huit
stations, nous avons ajouté les deux stations les plus proches et dont les données
sont homogènes avec celles des huit stations, notamment les stations de Sèmè –
Cocotier puis IITA (Institut International d’Agronomie Tropicale) qui est une station
agro – météorologique qui n’est pas gérée directement par le Service National de la
Météorologie (SNM) comme les neuf autres stations.
28
Figure 1 : Réseau de stations pluviométriques utilisées.
Méthodes de traitement et d’analyse
a) Modélisation de la structure spatiale des pluies
L’approche proposée par Matheron (1965), en géostatistique, dans le cadre de
la théorie des variables régionalisées et éprouvée par plusieurs auteurs (Amani
et Lebel, 1997 ; Ali et al., 2003) sur les champs pluviométriques au Sahel, puis
Lawin (2007) sur les précipitations dans la haute vallée de l’Ouémé au Bénin a été
implémentée sur les pluies dans la ville de Cotonou.
▪▪ Calcul du variogramme
Soit un processus bidimensionnel représenté par une fonction aléatoire (F.A.) ψ
prenant la valeur ψ ( x ) au point x . Dans la pratique, en hydrométéorologie, compte
tenu du nombre limité de points de mesures (stations), le variogramme expérimental
( γ e ) est calculé (Eq. 1) par la moyenne quadratique empirique sur l’ensemble de
tous les points distants approximativement de h , formant la classe h :
γ e (h ) =
N
[
h
1
(ψ (x + h ) − ψ (x ))2
∑
2 N h i =1
]
Eq. 1
Où N h représente le nombre de couples de stations ( i, j ) séparées par la
distance h .
▪▪ Modélisation du variogramme
L’ajustement d’un modèle théorique γ t sur le variogramme expérimental γ e , a été
faite par la méthode automatique proposée par Lawin (2007) et qui est basée sur le
maximum du critère de Nash (Nash et Sutcliffe, 1970).
29
Nc
∑ (γ e (i ) − γ t (i ))2
ϕ = 1 − i =1
Nc
Eq. 2
∑ (γ e (i ) − γ e )
2
i =1
Où N c désigne le nombre total de classes ou centres de classes ayant servi
à construire le variogramme expérimental et γ e la moyenne des valeurs du
variogramme expérimental.
Résultats et Discussion
Structure spatiale des pluies
Globalement, les pluies présentent trois types de structure spatiale à Cotonou.
Il s’agit (Figure 2) des types puissance, pour la saison 2002, sphérique, pour la
saison 2004 et linéaire pour toutes les autres saisons de la période 2001 – 2010.
Le type linéaire est dominant avec 80% de cas mais ses paramètres varient selon
les années. Seule la saison 2004 présente un palier, témoignant de la stationnarité
spatiale des pluies cette année. Toutes les autres saisons présentent une dérive
compte tenu de l’absence de palier.
Figure 2 : Différents types de variogrammes observés à Cotonou.
Le fait que le modèle linéaire soit prépondérant peut s’expliquer par le fait que
plusieurs événements pluvieux observés par le réseau de la ville pourraient être dus
à des processus d’échelle spatiale non locale mais d’échelle spatiale plus large que
celle de la ville. De sorte qu’à l’échelle annuelle, le variogramme résultant ne reflète
pas bien la dynamique des événements pluvieux.
30
Variabilité interannuelle de la pluie moyenne spatiale
L’indice pluviométrique (Figure 3) montre que la période d’étude est marquée, au
seuil de significativité de 5%, par deux années particulièrement contrastées que
sont 2001 (très déficitaire) et 2010 (particulièrement excédentaire). Ce qui témoigne
d’une variabilité interannuelle marquée des pluies à Cotonou.
Figure 3 : Variabilité interannuelle de la pluie moyenne spatiale à Cotonou.
Par ailleurs, on observe une tendance à la hausse des extrema ainsi que de la
moyenne spatiale sur la période 2001 – 2010. Mais cette tendance reste à confirmer
avec des données de plus longue durée.
Conclusion
Le présent travail a exploité les données pluviométriques journalières du réseau
dense de la ville de Cotonou, sur dix ans (2001 – 2010) pour analyser pour la première
fois, la structure spatiale des précipitations annuelles dans cette ville d’environ 80
km2 de superficie. L’approche géostatistique utilisée a permis de révéler que les
champs de pluie ont une structure spatiale dominante qui est linéaire. Mais ces
champs de pluie présentent également parfois des structures de type puissance
(année 2002) ou sphérique (année 2004).
Références
Ali, A. Lebel, T. and Amani, A. (2003). Invariance in the spatial structure of the sahelian rain fields at
climatological scales. Journal of hydrometeorology, 4, pp. 996 – 1011.
Amani, A. and Lebel, T. (1997). Lagrangian kriging for the estimation of sahelian rainfall at small time
steps. Journal of hydrology 192, pp. 125 – 157.
Lawin A. E. (2007) Analyse climatologique et statistique du régime pluviométrique de la Haute vallée
de l’Ouémé à partir des données pluviographiques AMMA – CATCH Bénin. Thèse de Doctorat, Institut
National Polytechnique de Grenoble, France, p. 231.
Matheron G. (1965) Les variables régionalisées et leur estimation. Masson et Cie. Paris, France, p.
305.
Matheron, G. (1971). Regionalized variables theory and its applications. Note book of mathematical
morphology Centre, Fasc. 5, EMP. Paris, France, p.212.
Nash, J. and Sutcliffe, J. (1970). River flow forecasting through conceptual models. Part i: A discussion
of principles. J. Hydrology, 10, pp. 282-290.
31
Trends in extreme temperature events and
related synoptic patterns in Morocco
KHOMSI K1, MAHE G2, SINAN M3, SNOUSSI M4, TRAMBLAY Y5
1 Direction de la Météorologie Nationale, cité de l’air, aéroport Casa Anfa. [email protected]
2 Université Mohamed V-Agdal, Rabat, Maroc
3 Ecole Hassania des Travaux Publics (EHTP) Km 7, Route d’El Jadida, BP. 8108, Casablanca, Maroc
4 Université Mohamed V-Agdal, Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre Rabat, Maroc
5 IRD-Hydrosciences Montpellier, UMR 5569 (CNRS-IRD-UM1-UM2), Université Montpellier 2, Maison des
Sciences de l’Eau, place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France
Abstract
Due to its geographical location and a complex topography, Morocco experiences
a variety of meteorological situations. It is regularly subjected to extreme episodes.
The heat wave in Maghreb last summer 2012 had very bad consequences in Algeria
where it caused death cases and emergency hospitalizations, and in Morocco
where agriculture was hit by losses of 12 million Euros for poultry farmers. This work
aims to analyze the frequency of warm and cold extreme meteorological situations
in two Moroccan regions (the Tensift and the Bouregreg) and to determine their
relationship with the synoptic circulation. The study is realized using daily data of
extreme temperatures, recorded in the stations of Marrakech, Safi, Kasba-Tadla and
Rabat-Sale. The extreme situations of maximum (minimum) temperature are chosen
according to the peaks over the 95th (5th) and 99th (1st) percentiles. This work
shows that the changes in maximum temperature for the Tensift region are greater
during the cold season, while changes in minimum temperature for the Bouregreg
region are greater during the warm season. The trend magnitudes are distinctly
larger for minimum temperature. Rare warm events show greater increasing trends
during the cold season mainly in the Tensift area, also where the most important
decrease in rare cold events is noticed. The trends in the frequency of extreme
temperature events are linked to the trends of mean extreme temperatures and to
the synoptic scale weather types. Summertime extreme temperature events are
influenced by the changes in the circulation associated with the MO index.
32
Flood regimes of mid-sized and mixed land-use catchments :
can we assess the urban contribution ?
B. RADOJEVIC1, P. BREIL2, B. CHOCAT3
1 UNESCO, [email protected], [email protected]
2 Cemagref de Lyon, [email protected]
3 URGC - INSA de Lyon, [email protected]
Abstract
This paper presents a study that aims to evaluate the impact of urban development
on the flood regime of a small river. This research was conducted on the catchment
of the Yzeron River in western Lyon. The Yzeron catchment is mid-size (130 square
kilometres), characterized by a rapidly expanding, scattered periurban development. Statistical tests showed that both flood frequency and severity have increased
in this catchment, between two distinct periods: the 1970s and the 1990s. Evaluation of the specific impact of urban development on the flood regimes requires the
paying of attention to all possible contributing factors. For that purpose, we used a
diachronic approach, with hydrologic and land-use data from the two periods. We
used these data to calibrate a distributed hydrologic model and then to simulate the
urban, periurban, and rural hydrologic contributions. We also compare the floodable
vulnerability amount with the flood hazard increase between the two periods to assess what components mainly affect the flood risk during this land use evolution.
Simulation results suggest that the current increase in flood frequency and severity is due to a combination of causes, all operating in the same direction: stronger
rainfall in the 1990s, increasing imperviousness, straightening of flow paths, and a
decrease in grassland and farming areas. None of these factors alone would be sufficient to explain the observed increase in the flood regime. We conclude from this
research that the:
- Use of a simulation model, correctly calibrated, allows removal of the effects of
inter-annual fluctuations in rainfall, which in turn allows analysis of urban effects;
- Comparison of flood regimes based on flow-duration-frequency curves allows a
more holistic evaluation of trends than the more classical ‘remarkable events comparison’ method;
- Simulation of scenarios with increasing imperviousness shows a clear effect of
urbanization on the flood regime when the relative increase is up to 14%. This result
is confirmed by literature reports for smaller basins.
- Flood risk increases mainly with vulnerability between the two periods.
Key Words : peri-urban, runoff, simulation model, flood regime
33
Introduction
There is now general concern regarding sustainable water resource development in
urban environments. In industrial countries, almost 80% of the population is living in
urban areas and it is expected that 60% of the worldwide population will live in towns
by 2030 (Paul and Meyer 2001). In France, the last population survey indicates a
significant expansion of main city areas (Chavouet and Fanouillet 2000) with 76%
of inhabitants living in urban areas on 18% of national territory.
Periurban zones are characterized by an important rate of change in land usage
over a ten-year timescale. They experience simultaneously an increase of impervious areas, straightening of natural water courses and runoff into pipes as well as
desertion of farming lands that become fallow and finally turn into sporadic deciduous forests. The most visible changes occur around large cities during expansion
and likely significantly modify rainfall transfer in sub-urban areas as well as runoff
production for higher rates of urbanization. It is observed from experimental data
and for small catchments of some squared kilometres that small- and medium-size
floods begin to increase strongly from 10% of imperviousness (Hollis 1975).
For catchment sizes of one to several hundred square kilometres (here called midsize basins), more complex effects are expected, depending on runoff pathways
across mixed land-use areas.
Urban hydrologists have developed suitable models to predict and quantify the effect of imperviousness in order to design storm runoff pipes and manage complex
sewer networks (Leopold 1968, Bras and Perkins 1975, Chen and Wong 1993,
1989, Chocat 1978, 1991, 1994, 1997, Desbordes 1974, 1975, 1989). Complex
models that intend to represent the hydraulic interaction between surface runoff
and drainage systems in urban areas are also supported by geographical information system facilities (Dordevic et al. 1989, Grandjean and Zech 1991). However,
periurban processes include a variety of situations with a mixing of effects between
rural and urban flows. These effects are very difficult to represent in detail. In this
situation a comparison of peak flood magnitudes, before and after an observed (or
simulated) growth of urbanization, seems insufficient.
Nevertheless it seems increasingly obvious that sustainable water management
can no longer ignore the specific hydrological behaviour of this periurban dynamic.
At the same time periurban areas offer spaces where flood mitigation and natural
water quality improvement could take place, both today and in the future.
We must, however, demonstrate that these areas have a sensitive effect on the
water balance and its dynamics. This research, therefore, focuses on high flow regimes, as a well-known – but not well-quantified – effect of uncontrolled runoff coming from periurban developments is the inundation of downstream densely urbanized areas.
34
Data analysis
Study area
This study relates to the Yzeron catchment. It is a mid-size catchment, located to the
west of Lyon, where heterogeneous urbanization has been observed over a number
of decades. This evolution generally takes the form of the expansion of small urban
centres from old villages, developing along road networks, and following the topographic constraints imposed by river networks. The upstream and western part of
the basin is limited by a range of hills culminating at 800 metres and covered with
coniferous vegetation. The intermediate part is covered mainly with grassland and
cultivated lands, mixed with urban zones. Its mean elevation is about 300 metres
above sea level. Thin green corridors covered with deciduous trees remain from
part to part along rivers. The downstream part is mainly covered with densely urbanized areas. The outlet reaches the Rhône River at an elevation of 157 metres.
Available Data
Since 1969, discharge data have been recorded with a variable time step for the upstream station (drainage area of 50 km2) and since 1988 for the downstream station
(drainage area of 130 km2). Since 1985, rainfall data have been recorded at a time
step of 6 minutes at four rain gauge stations, distributed across the urban part of the
basin. We also used a long-term record of daily rainfall data (1920-1988)to check
the evolution of the rainfall regime across the entire period spanning two decades
in this study. Discharge and rainfall data covering the years since 1988 were also
available for two small experimental catchments of 2.8 and 8.2 km2 with respectively
sub-urban and rural land uses.
For land use codification we used aerial photographs from two surveys that took
place on the years 1972 and 1996. The first survey was in black and white and the
second in colour.
Preliminary data analysis
Discharge analysis
Figure 1 shows the discharge time series for the upper part of the basin between
1969 and 1999. The size of this sub-catchment is 50 km². We know from field observations that the downstream urban area becomes flooded when the discharge of the
upper part is over a threshold of 7 m3/s (dashed line). We can see from this figure
that five urban floods occurred during the 1990s, whereas none took place during
the 1970s. We chose the 1990s and 1970s as reference periods for comparing flood
regimes because we know the state of land use during these periods from aerial
surveys (see previous section). We used a stationary test (Lang 1999, Fig.2) to
check the number of large floods that occurred during a given period. This test has
been applied to the upstream gauge discharge series. Accepting a confidence interval of 95%, the flood regime was declared to be non-stationary during the 1990s.
Confronting this result with the magnitude of the floods during this period (Fig.1)
35
indicates that fewer but more intense floods took place. This could be the effect of
both rainfall features and land use changes.
Rainfall analysis
The application of the same stationary test to a daily rainfall time series spanning
the entire period indicates a slight decrease in the number of large daily rainfall
amounts during the 1990s. Checking for intensity (daily amount per day) versus
frequency distributions of the largest amounts (Fig.3), we observed the 1990s were
statistically higher than the 1970s for a confident interval of 90%. However, it is difficult to form conclusions on the daily rainfall feature changes and the increase in
flood event magnitude because the rain gauge station is situated about 15 km east
of the catchment, in a very different landscape.
Land uses
The aerial photographs from each period were assembled. We then used a transparent grid layer with a unit square cell size of 167 metres. Each cell was attributed
a land use cover number corresponding to forest or grassland (including farming) or
periurban or urban type. Periurban type was associated to any cell that contained
artificial flowpaths like draining ditches and pipes and artificial runoff surfaces like
impervious features such as roads, parking lots and houses, but for which the impervious rate was less than 20%. From figure 4 we can see that impervious cover cells
grew, along the 1970s to the 1990s, from 6 to 19% of the total area. At the same
time, we can observe a decrease of about 30% of grass and cultivated lands to the
benefit of urban, periurban and forest areas respectively with a relative increase of
15, 12 and 5% for each.
Method
We used a method based on a numerical simulation to assess the respective contributions of land use evolution and rainfall difference to flood increase. The method
was implemented as follows:
- Build an hydrological distributed model, corresponding to the 1990s state of the
basin, calibrate and validate this model;
- Build a second hydrological distributed model, corresponding to the 1970s state of
the basin, assuming that the hydrological behavior of each type of surface (urban,
sub-urban, grassland and forest) remained unchanged;
- Use in the two land-use state models the same 10 year-long time series of rainfall
observed during the 1990s to simulate two series of hydrographs; this allowing to
remove the effect of the rainfall on the flood regimes response.
- Analyze and compare the statistical properties of two generated flood regimes, try
to form conclusions on the influence of land use change.
- Asses the whole basin scale flood risk evolution
Hydrological model structure
To take into account the mixed land use evolution between the two periods, and
to test the relative importance of an expected urban effect on the flood regime, we
36
used a semi-distributed hydrological model called CANOE (Figure 5). The architecture of the model allows consideration of three differing hydrological functions
whose combination leads to three types of hydrological units whose categories are
strictly urban, semi-urban, and strictly rural.
The main steps of the construction of the distributed model are described below.
Sub-basins delineation
Three criteria were used to delineate sub basins: dominant land use, an outlet located on the perennial stream network, and finally, the number of basins should not
exceed 30 so as to not alter the simulation process. The number of basins we finally
retained was 23 with a mean size of 5 km2. Imperviousness was estimated by the
rate of the number of urban cells on the total number of cells in a sub-basin. Each
sub-basin was then attributed a hydrological class according to the following rules:
basins with less than 5% of imperviousness areas were declared as rural, basins
with less than 25% as periurban, and basins over 25% as urban. For this purpose,
forest and grassland covers were considered as rural hydrological units. We also
used a statistical plot sampling method (Chocat and Seguin 1986) to assess the
sub-basins imperviousness rate directly from maps in order to avoid any bias as a
result of an arbitrary human cell codification. A good linear relationship was found
between the imperviousness rates we calculated from these two methods. The correlation coefficient was 84% and only dominated rural basins exhibited different
values.
Model calibration strategy
To calibrate the model, we chose 3 events for each season, and we used the Nash’s
classical criteria. Firstly, we calibrated the parameters of rural areas (initial losses
and Horton’s parameters) using flow data collected at the upstream stations. Afterward we calibrated the parameters of urban areas, using flow data collected at the
downstream stations. We also used flow data from two experimental catchments of
some squared kilometres to test the calibrations obtained with our larger basins (50
and 130 km2).
Validation / Statistical tests
To assess the quality of the calibration, we decided to use a method based on the
analysis of the statistical properties of the distribution of some flood characteristics.
Indeed, our aim was not to construct a model able to reproduce individually each
flood, but to generate two series of virtual floods, presenting the same distribution as
observed ones. We based our study on an holistic flood regime description, rather
than on a selection of flood events characterized by their volume and peak. For the
purpose we used the so-called peaks-over-threshold method (POT) to select a partial duration series (Stedinger et al., 1992) made of the ‘n’ greatest independent observed floods. In our case the description is completed by the analysis of discharge
thresholds defined by durations during which a discharge threshold is continuously
over-passed (Galéa & Prudhomme, 1997; Javelle et al. 1989, 2002). These flood
characteristics are called ‘QCXd’ for discharge (Q) Continuously eXceeded on a ‘d’
37
duration. Qcxd is expressed in cubic metre per second (c.m.s-1), as a discharge.
Sampling the ‘n’ greatest QCXs for several durations that encompass the basin
flood dynamics, results in different sets of data that are expected to follow probabilistic laws when plotted versus their experimental frequency (Javel et al. 1999, Javel
et al. 2002). Flood regimes are then summarized in terms of expected maximum
intensities for different given durations. Then, classical non-parametric tests like
Wilcoxon-Mann and Withney or Kolmogorov-Smirnov can be used to compare the
simulated flood regimes with the observed one, and then validate the model. The
nul hypothesis we retained is ‘the two flood regimes belong to the same one’ Significance levels of 10, 5 and 1% were tested, to accept or reject the nul hypothesis.
We used the same method to compare the series of simulated hydrographs corresponding to the 1970s and the 1990s, and to assess the real influence of land-use
evolution on the flood regime.
Flood risk evolution
The flood risk can be defined as the crossing of the flood hazard and of the flooded
area vulnerability. In our case the objective was to get a basin scale view of the
cross effect of the imperviousness increase and of the land use evolution along the
stream courses. We used for the purpose a simple metric of the vulnerability which
corresponds to the acceptable flooding frequency that is acceptable for a given land
use. Then mean recurrence interval of 0.5, 5.0 and 10.0 years were respectively
attributed to grass-land and forest, periurban and urban land uses. We can then
compare the frequencies (or the mean recurrence intervals) of the flood hazard and
of the vulnerability.
Floodable area boundaries were determined from a digital elevation model (DEM)
analysis considering at least all grid cells connected to a water course with no more
than an arbitrary given height of one meter above a stream-cell elevation (see figure
7). Due to the 15 meters cell size definition, this was only an approximation but
the objective was to compare the vulnerability evolution between the two observed
periods. We calculated for the purpose the weighted amount of vulnerability at each
period multiplying the land use type vulnerability by its area.
Results
Some orders of magnitude
A literature review (Pherson 1974, Hollis 1975, Galea et al. 1993) gives an idea of
the order of magnitude of the effects of rural to urban change in land use on the
flood regime (Fig.7). The ratio between post-urbanization and pre-urbanization peak
floods can reach 10 to 20 for small or frequent floods (less than one-year return
period). It can reach 2 for a 100 year return period flood. Other studies show that urban and rural flow peaks can remain in the same order of magnitude for a ten-years
flood event. Turning a significant part of a basin area from crops to forest land use
can, in some extent, smooth the flood regimes and compensate the effect of urban
growth. In our case the forest compensation effect would only concern periurban
sub-basins but nor the whole basin that only changed from 5% from crop to forest.
Power of test analysis
38
To discriminate the flood regimes we assessed the power of the statistical tests to
detect independent differences between position (magnitude) and shape parameters (rate of increase with frequency) of the QCXd distribution. We observed that
QCX distributions did not belong to the same flood regime since there is a 15% difference between the position parameters and a 35% difference between the shape
parameters. This corresponds to small shifts between the distribution of sampled
QCXs for a same duration ‘d’. The tests are assumed to be very sensitive, the Wilcoxon test being more sensitive than the Kolmogorov test in this case. Here, we only
present results from the Wilcoxon. In the case of urbanization, both the position and
shape parameters of the QCXd distributions are expected to change.
Model validation for the last decade
The calibration performance was assessed using the statistical tests over several ‘d’
durations of 1, 3, 6, 12 and 24 hours. These durations are representative of the flood
regime dynamics. The smallest durations describe properly the peak flood form and
the largest ones give a good idea of the recession part of the flood curve. We reported in Table 1 the results of the nul hypothesis with ‘yes’ if it was accepted and ‘no’
if it was rejected. The nul hypothesis was rejected for the QCX duration of 24 hours.
It reveals that the calibrated model is well-fitted to the short durations representative
of peak-floods and earlier urban response during events. The 24-hour duration is
mainly representative of the rural discharges that sustain the flood recession curve.
Comparison between pre and post urbanization periods
The two simulated flood series, corresponding to the two decades, have been compared using the statistical tests. The imperviousness rate increased by 15% over
these periods. Such an increase was expected to have a significant effect on flood
characteristics. Two sets of QCXd characteristics were used. The first (Table 2.a)
only included the largest floods over a two-year recurrence interval, while the second one (Table 2.b) included also small floods whose frequency and magnitude are
very sensitive to the urban increase (Hollis, 1975). In the first case, and in spite of
the imperviousness increase, no statistical differences were observed between the
flood regimes from the 1970s and the 1990s. When including the small floods, we
observed that short duration QCX distributions (from 1 to 3 hours) were significantly
different between the two periods. This result confirms the fact that urbanization
increases mainly the frequency of small floods but does not alter large floods in a
mixed land use basin where the rural area is dominant.
Flood risk evolution
As a consequence of the land use change in the vicinity of the stream corridor the
global amount of acceptable flooding return period has doubled from years 79 to 96
meaning the need for protection did it so (see table 3). Looking at figure 8 we can
see the most important variations in flood peaks between the two periods relate
mainly to the small recurrence interval less than 3 years. It confirmed the results
presented by Hollis (1975). It can be expressed as a shift in frequency which is
about one year for the 70s two years flood. If we consider the two years flood is
representative of the full bank flow, it means the just flooding process as turned to
39
an annual recurrence interval. It should not be noticeable enough. This means that
at the Yzeron basin scale the flood risk has mainly increased as the result of the
increase in vulnerability rather than in the flood hazard itself.
Conclusions and perspectives
This research allowed us to formalize a reproducible methodology that can be used
to assess the influence of land-use evolution on flood regime for mid-size catchments.
In our specific case we demonstrated that the urbanization process significantly
affects frequent floods (return period less than 2 years), but does not seem to have
a major influence on larger ones (return period more than 10 years) as observed
in the 1990s. To avoid any effect of the evolution of the rainfall regime we used the
1990s rainfall series in our model with 1970s and 1990s land covers. It seems that,
in this case, other factors must be invoked. A 5% increase in forested areas seems
too few, but a 12% increase in the periurban is not, as we can expect one main
effect to be acceleration of flow transfer but not reduction in rural flood production.
This is quite complex to capture with a model based on distributed hydrological
units. The reason is that a range of periurban types exist where the artificial and
natural drainage network patterns and interconnections are determinant factors in
transferring rural floods (Li and Wong 1998). As observed from table 2-b and figure
8 the periurban development mainly affect the frequent floods. This means that
mainly the transfer of water is speeded and that the water volume is not affected.
Simulations not presented here with an imperviousness rate of 43% planed on 2025
indicate a drastic change in flood hazard : the one years flood observed in the 90s
becomes a 10 years flood. The urban expansion was based on the diffuse growing
of the imperviousness like for the observed periurban development. This indicates
the flood hazard increase do not follow a linear process during the periurban development. A key challenge would be to define hydrological signatures corresponding
to typical periurban developments.
Large town fringe areas are rapidly growing and represent a main point of concern
for urban water management in the coming decades. This research is a contribution to river basin management, especially with regard to land use evolution and its
effect on the flow regime in developing periurban landscapes.
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Figure 1 : Evolution in high flood occurrence between the 1970s and 1990s
42
Cumulative number of floods
140
120
100
80
M95%
60
Mexp
seventies
nineties
M5%
40
20
0
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
years
Figure 2 : Stationary test on the number of maximum discharges between the 1970s and
1990s
rainfall daily amount (in mm)
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
0 .1
1
10
100
re c u rre n c e tim e in te rv a l ( in y e a rs )
Figure 3 : Distributions of maximum daily rainfall for the 1970s (black squares) and 1990s
(grey triangles) with a 90% confident interval
43
Figure 4 : Histogram of the four main land uses during the 1970s and 1990s
Pervious area with
direct connection to
the river network
Impervious area with
direct connection to
the river network
Impervious area with
undirect connection to
the river network
Production function
P1
Production function
P1
Production function
P2
Transfer function
F1
Transfer function
F2
Transfer function
F3
Summation of the
3 hydrographs
Figure 5 : Map of the organization of production and transfer functions in the CANOE
peak flood ratio for post to pre land use change
100
20% impervious
50% impervious
70% vineyard / 90%
forest
10
1
0.1
1
10
100
flood reccurence interval (years)
Figure 6 : Some magnitude orders for flood peaks in relation to land cover change types (data
collected from Hollis 1975)
0.60
0.50
seventies
0.40
nineties
0.30
0.20
0.10
0.00
F o re s t
g ra s s la n d
s u b u rb a n
44
u rb a n
Climatic Shocks, Food Prices Vulnerability and Food Security :
Evidence for Sub-Saharan African Countries
BADOLO F.1 KINDA S. R.2
1 Centre d’Etudes et de Recherches sur le Développement International (CERDI), Clermont-Ferrand, France.63
boulevard François Mitterrand, 63000 Clermont-Ferrand, France.
2 Centre d’Etude et de recherche sur le Développement International (CERDI), University of Auvergne, 65 Bd
François Mitterand, 63000 Clermont Ferrand, France.
Email : [email protected] or [email protected]
Extended Abstract
There is increasing evidence that greenhouse gases have already begun to warm the
planet (Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2007). This in turn will
cause future climates to warm and will likely cause changes in precipitation patterns
(IPCC, 2007). That could have significant negative impacts both in developed and
developing countries. Predictions for 2050 by the US National Centre for Atmospheric
Research show that the declining trend in rainfall that has started is set to continue
and particularly the Southern Africa is expected to be 10-20 percent drier than the
previous 50 years (Mitchell and Tanner, 2006). These predicted changes in climate
are expected to have differential impacts on agricultural productivity and food
security and other sectors across spatial and temporal scales. In the tropics and
Africa in particular, changes in climate are expected to be detrimental to agricultural
livelihoods (Dinar et al., 2008; Dixon et al., 2001). According to the International
Assessment of Agricultural Knowledge, Science and Technology for Development
(IAASTD, 2009), climate change, coincident with increasing demand for food, feed,
fibre and fuel, has the potential to irreversibly damage the natural resource base
on which agriculture depends, with significant consequences for food insecurity.
The impact of climate change on food security has been identified as a major area
of concern given marginal climatic conditions in many parts of world in generally
and in developing countries in particularly. In Indeed, the predominance of rain-fed
agriculture in much of Sub-Saharan African results in food systems that are highly
sensitive to rainfall variability. Food security may be defined as a situation whereby
all people, at all times, have physical, social and economic access to sufficient,
safe and nutritious food to meet their dietary needs and food preferences for an
active and healthy life. Several studies analyzed the effects of climate change on
agriculture using various analysis methods. Some studies use the crop simulation
approach to analyze the direct effect of climate change on individual crops (for
example Rosenzweig and Parry 1994; Parry et al. 2004).
45
These studies suggest that the yields of the major grains grown would fall
precipitously with warming in the context of Africa. Recent studies analyzed
impacts of climate change on dryland crops, irrigated crops and livestock
separately and found that agricultural crop productivity will be adversely
affected by any warming above current levels (Kurukulasuriya et al., 2006;
Gonese, 2007; Kurukulasuriya and Mendelsohn, 2008; Seo and Mendelsohn,
2008, Nhemachena, 2009). For example, Nhemachena (2009) evaluated the
aggregate impacts of climate change on income from all agricultural production
systems in Africa and predict future impacts under various climate scenarios.
The most of these studies are the microeconomic studies.
There is little evidence on the empirical link between climate change and food
security but many theoretical predictions have been established. In generally,
the food security implications of changes in agricultural production patterns and
performance due to climate change are of two kinds: i) impacts on the production
of food will affect food supply at the global and local levels, and higher yields in
temperate regions could offset lower yields in tropical regions; ii) impacts on all
forms of agricultural production will affect livelihoods and access to food, and
producer groups that are less able to deal with climate change, such as the rural
poor in developing countries, risk having their safety and welfare compromised
(FAO, 2008). However, there is no detailed empirical study in macroeconomic
area on impact of climate change on food security in African countries.
This paper investigates the effects of rainfall shocks caused by climate change on
food security in sub-Saharan Africa (25 countries) compared to other developing
countries over the period 1960-2008. The following hypotheses are tested:
(i) Rainfall volatility increases food insecurity in developing countries.
(ii)Sub-Saharan Africa countries are more vulnerable to rainfall volatility
(iii)The effect of rainfall volatility on food insecurity is high in a context of food
prices vulnerability. In addition, rainfall volatility increases food insecurity through its positive effect on food prices vulnerability.
46
Methods
The objective of the paper is to investigate the role of climatic shocks on food
security in sub-Saharan African countries compared to the rest of the developing
world. For this purpose, we use the following equation:
(1)
With X the matrix of control variables, is the rainfall shocks in a country (i) at a
period t and our interest variable. is the error term, is time effect and represents
country fixed effects. The period is 1960 to 2008 and data are compiled in fiveyear averages. Our sample is made of 77 developing countries. is food availability.
Control variables are population growth, democratic institutions and income per
capita.
In order to investigate whether the relationship between rainfall shocks and food
security is different across sub-saharan African (SSA) countries and other developing
countries (Non sub-saharan African NSSA), we interact our rainfall shocks with SSA
dummy.
(2)
Moreover, we test the potential effects of climatic shocks on food security in a context
of food prices vulnerability. Climatic shocks can increase vulnerability of countries to
food price shocks. Indeed climatic shocks could influence agricultural productivity
and production that are important in household’s revenues in developing countries.
As the household’s incomes (from agriculture) are negatively affected by climatic
shocks, the part of food expenses on total consumption (food dependency) increases. Moreover, by affecting economic growth ((Dell et al. 2008), climatic shocks can
lower the resources capacities and increase food import burden of countries. Hence
the negative effect of climatic shocks on food supply can increase with vulnerability
of countries to food price shocks.
with
(3)
is the vulnerability of countries to food price shocks.
with is the vulnerability of countries to food price shocks.
47
Data
This study is based on panel data corresponding to five year averages. It covers
a period from 1960 to 2008 for 77 developing countries and uses the data on food
insecurity (the proportion of undernourished people and food supply) and climatic
shocks (rainfall volatility). All data are from World Development Indicators (2011) except the data on rainfall volatility that are from Guillaumont P. and Simonet C.(2011)
“Designing an index of structural vulnerability to climate change”. The proportion of
undernourished people is the percentage of people not having access to sufficient,
safe and nutritious food meets their dietary needs and food preferences for an active and healthy life. This indicator takes into account the amount of food available
per person nationally and the extend of inequality in access to food. Food supply
refers to the total amount of food available for human consumption. Rainfall instability is defined as the absolute deviation of the yearly average of rainfall from its own
trend (long term mean of rainfall 1950-2008). They calculated using a trend since
1950. It is the sum of the years of regression residuals of the rainfall on a trend and
monthly dummies.
Results and Implication
Results suggest that rainfall volatility is a factor of food insecurity (through food
supply reduction) in developing countries. Moreover, the adverse effects of rainfall
shocks are higher in sub-Saharan African than other regions. Second the adverse
effects of climatic shocks are exacerbated for countries that are vulnerable to food
prices shocks.
Our results impose serious challenging questions for policymakers and suggest
policy implications. Because African countries accounts for less that 5% of world
greenhouse gas emissions, these countries should receive special attention from
developed countries and international institutions. They can or should incite African
48
Thème 2 : Eau et Climat
La relation existant entre la variabilité climatique et l’évolution des ressources en
eau et leur gestion est au cœur de ce thème.
Les interconnexions entre le climat et les ressources en eau font ici ressortir l’étroite
dépendance des écoulements de surface par rapport à la pluviométrie. L’étude
approfondie des écoulements de surface au travers de cas concrets de bassins
versants dans trois régions d’Afrique (Afrique du Nord, Afrique Centrale et Afrique
de l’Ouest) mettent en avant le rôle prépondérant des pluies et de leur évolution
spatio-temporelle sur les ressources en eau du continent. En effet, une diminution
conséquente de la pluviométrie entraîne un tarissement rapide des cours d’eau et
des zones inondables propices à l’agriculture de contre-saison. Bien que la géologie
et la géomorphologie puissent aussi influencer les ressources en eau, le rôle joué
par le climat et ses évolutions reste prédominant.
Connaître les ressources en eau et les éléments qui peuvent les affecter constitue
un enjeu de développement fondamental pour le continent africain, ses populations
et ses secteurs économiques clés (agriculture, pêche, élevages, foresterie, ..).
49
Modélisation des Précipitations
au Bénin par une Approche Markovienne
WAGOUSSI T1., LAWIN A. E.1 and AFOUDA A1.
1 Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA), Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey – Calavi,
01 BP 4521 Cotonou, Benin, e-mail: [email protected]
Résumé
Dans cet article, nous avons implémenté un modèle markovien pour analyser les
précipitations au Bénin sur les six stations synoptiques (Cotonou, Bohicon, Savè,
Parakou, Kandi, Natitingou). A partir des six séries de données de précipitations
journalières sur une période commune de soixante années (1952 à 2011), nous
avons montré que la variabilité des précipitations se décrit bien par une chaîne de
Markov d’ordre un à deux états, à savoir «présence de précipitation» et «absence
de précipitation». Dans un second temps, le modèle markovien d’ordre un a été
appliqué à une série générée, de soixante ans de séquences sèches et humides
en vue d’une comparaison. L’étude comparative des trois sous-périodes (1952 à
1971, 1972 à 1991 et 1992 à 2011) d’une part et de ces sous-périodes avec la
période totale d’autre part, montre une modification profonde de la répartition des
précipitations et de leur structure dans les différentes stations synoptiques.
Mots clés : Précipitations, Variabilité, Modélisation, chaîne de Markov
Introduction
Plusieurs techniques statistiques permettent d’analyser les données de précipitations,
mais celle la plus utilisée reste néanmoins celle basée sur les chaînes de Markov
(Afouda et al., 1997). Le présent travail se propose d’analyser les précipitations
journalières à l’échelle synoptique par le développement d’un modèle markovien
qui permettrait de mieux décrire leur variabilité temporelle. Pour cela, nous avons
supposé que les données de précipitations journalières peuvent être modélisées
par les chaînes de Markov d’ordre 1 et qu’il est possible de générer une série de
séquences sèches et humides à laquelle l’application des chaînes de Markov donne
de très bons résultats.
Données et méthodes
Les données utilisées sont essentiellement des données de pluie journalière
sur les six stations synoptiques du réseau météorologique national du Bénin. La
période commune à toutes ces stations et qui est utilisée est de 1952 à 2011.
50
Le traitement des données s’est basé sur l’approche markovienne où le processus
de précipitation journalière est considéré comme un événement à deux états :
Apparition ou absence. Ainsi, aux échelles mensuelle, saisonnière ou annuelle, on
détermine la probabilité de transition d’état d’ordre 1 de l’état «i» vers l’état «j» par (Kebali-Bargaoui, 1983):
Pij =
nij
(1)
ni
Avec nij, le nombre de fois que nous obtenons l’état «i» à la veille et «j» le lendemain et
ni, le nombre de fois que nous obtenons l’état «i»
Enfin nous avons généré deux séries de 60 ans de séquences sèches et humides
en supposant respectivement le 31 Décembre sec et le 31 Décembre pluvieux. En
se fixant arbitrairement un état initial (sec par exemple), on fait un tirage au hasard
d’une distribution de variables aléatoires uniformément réparties entre 0 et 1. Si la
probabilité obtenue est inférieure à la probabilité d’obtention de deux jours secs
consécutifs (P(SS)), alors le jour simulé sera sec, sinon il sera pluvieux. Ce dernier
jour simulé sert d’état initial à la simulation suivante. Dans la suite, on désigne par
S : état sec et P : état pluvieux, P(SS) : probabilité de transition de l’état sec à l’état
sec, P(SP) : probabilité de passage de l’état sec à l’état humide, P(PS) : probabilité de passer de l’état humide à l’état sec, P(PP) : probabilité de passer de l’état
humide à l’état humide.
Résultats et discussions
▪▪
Variation du nombre de jours secs au cours des trois sous-périodes choisies
Le nombre de jours secs varie de 5101 à 5673 pour la période 1952-1971, de 5106
à 5692 pour la période 1972-1991 et de 5105 à 5690 pour la période 1992-2011
(figure 1). Il en résulte que c’est la période 1952-1971 qui est la plus humide, sauf
sur la station de Parakou où, c’est la période 1992-2011 qui l’est. Pour les stations
de Cotonou, Savè, Kandi et Natitingou, c’est la période 1972-1991 qui est la plus
sèche, alors que pour Savè, c’est la période 1992-2011 et pour Parakou, c’est la
période 1952-1971.
n(S)_1972-1991
n(S)_1952-1971
n(S)_1992-2011
Nombre de jours secs
6000
5800
5600
5400
5200
5000
4800
4600
4400
COTONOU
BOHICON
SAVE
PARAKOU
Stations
Figure 1 : Variation du nombre de jours secs
51
KANDI
NATITINGOU
▪▪
Probabilité d’occurrence des jours pluvieux
La probabilité d’occurrence des jours pluvieux retrace assez correctement la
dynamique saisonnière des précipitations. Par exemple à Bohicon (Figure 3),
station située en zone à régime pluviométrique bimodal, on observe bien que la
probabilité d’occurrence des jours pluvieux présente deux modes, notamment en
Juin et Septembre. La figure 3 montre également que le mois d’Août est une pause
pluviométrique.
P(P)_1952-2011
P(P)_1952-1971
P(P)_1972-1991
P(P)_1992-2011
Probabilité
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
br
e
m
éc
e
D
ov
e
m
br
e
re
ob
N
O
ct
m
br
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ût
Ao
pt
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Mois
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M
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r
Fé
Ja
nv
ie
r
0
Figure 2 : Dynamique saisonnière de la probabilité d’occurrence des jours pluvieux à Bohicon
▪▪
Comparaison des résultats obtenues avec les données simulées
et celles réelles
Les probabilités de transition d’état d’ordre 1 obtenues à partir des deux séries
simulées et celles réelles se concordent très bien (figure 4) à toutes les six stations
synoptiques. Le modèle de simulation basé sur la matrice binaire stationnaire permet alors de reconstituer convenablement les probabilités de transition d’état. Le
modèle reproduit bien la dynamique de transition d’état.
Figure 3 : Comparaison des probabilités de transition d’ordre 1
Conclusion
Nous avons montré dans cette étude que les précipitations journalières au Bénin
52
peuvent être modélisées par des chaînes de Markov d’ordre 1. Bien que cette étude
permette de dégager certaines tendances telles que l’augmentation des séquences
déficitaires dans la sous-période de 1972-1991, qui peut être due soit à une diminution du nombre de jours de pluie au cours de l’année, soit à une baisse générale
de l’intensité des pluies, soit encore à une conjugaison des deux phénomènes. Toutefois, la robustesse de la simulation des probabilités de transition d’état proposée
ici permet d’envisager des perspectives d’extension de la simulation à des ordres
supérieurs de Markov.
Références bibilographiques
Afouda, A. & Adisso, P. (1997). Etude stochastique des structures de séquences sèches au Bénin.
Sustainability of Water Resources under Increasing Uncertainly (Proceedings of the Rabat Symposium S1, April 1997). IAHS Publ. no. 240, 1997.
Kebali-Bargaoui Z. (1983). Contribution à l’étude statistique de la pluie dans la région de Tunis, 148
pages.
53
Evolutions récentes des débits du Congo de l’Oubangui
et de la Sangha dans le bassin du Congo
A.LARAQUE1, M. BELLANGER2, G. AELE3, S. GUEBANDA4, G. GULEMVUGA5,
A.PANDI6,J.E. PATUREL7, A. ROBERT8, J.P.TATHY9, A.YANMBELE10
1 (GET - UMR CNRS / IRD / UPS – UMR 5563 du CNRS, UMR 234 de l’IRD) IRD - 900 rue J.F. Breton - 34090
Montpellier - France; [email protected]
2 Département DESTEEM, Faculté des Sciences, Université Montpellier 2 cc058 - Place Eugène Bataillon 34095
Montpellier Cedex 5, France - E-mail: [email protected]
3 UMR 050 Unité mixte CNRS - IRD - Université Montpellier 2 - Université Montpellier 1, UMR HydroSciences, CC
MSE Place Eugène Bataillon 34095 Montpellier cedex 5, [email protected]
4 Ministère des Mines, de l’Energie et de l’Hydraulique B.P:1481/26 Bangui (République Centrafricaine) Tél/
Fax:(236) 21. 61.32.02/61.60.76, e-mail: [email protected]
5 CICOS, Blding Kilou - 24th Avenue Wagenia - Kinshasa/Gombe, Democratic Republic of Congo, [email protected]
6 FLSH, Département de Géographie, Brazzaville, République du Congo, [email protected]
7 IRD/HSM, case MSE, Pl. E. Bataillon - 34095 Montpellier Cedex 5. France. email : [email protected]
8 BP 179 Brazzaville Congo – Email : [email protected]
9 GRSEN, B.P. 1495 Brazzaville République du Congo. [email protected]
10 Direction de la Météorologie, B.P. : 941 – Bangui, République Centrafricaine – Email : [email protected]
Résumé
Les derniers travaux concernant les principaux fleuves africains de la façade atlantique,
ont permis de subdiviser les chroniques pluriannuelles de leurs écoulements en
plusieurs phases homogènes. L’année 1970 semble marquer à la fois pour l’Afrique
Occidentale comme pour l’Afrique Centrale, l’accident hydroclimatique majeur du
XXième siècle, annonçant sa principale période d’écoulement déficitaire.
Cette étude concerne le fleuve Congo, deuxième de la planète et premier du continent
Africain et ses deux principaux affluents de rive droite (Oubangui et Sangha) qui
disposent de données hydrologiques depuis la première moitié du XXième siècle.
Après une grande régularité inter annuelle, la diminution des écoulements du
Congo, enregistrée depuis 1971 est cependant à nuancer. Durant la décennie
1970, on assiste en fait à leur retour à la normale après les années 60 fortement
excédentaires. La baisse significative de son régime ne prend effet qu’au début des
années 80 avec une diminution de près de 10% de son module inter annuel, par
rapport à la moyenne de toute sa chronique séculaire.
Cependant depuis 1990, l’on assiste à un retour à la normale des écoulements du
Congo alors que ceux de l’Oubangui et de la Sangha, malgré une légère reprise,
restent fortement déficitaires. Cela affecte la navigation fluviale dont la durée
annuelle est réduite, et interpelle les aménageurs à l’heure ou l’on parle de relier par
un canal, le bassin du Congo à celui du Chari, pour compenser le déficit hydrique
du lac Tchad.
Mots clés : hydrologie, rupture, Congo, Oubangui, Sangha
54
1. Introduction
Les derniers travaux d’envergure présentant les variations spatio-temporelles des
régimes hydro-pluviométriques du bassin du Congo ont portés sur des chroniques
débitmétriques pluri-décennales s’achevant en 1996 (Mahé et Olivry, 1995, Orange
et al., 1996, Laraque et al., 2001). Il devenait donc urgent de les réactualiser avec
les données journalières des quinze dernières années concernant les 3 dernières
stations de ce bassin disposant de mesures et observations régulières (Brazzaville
sur le Congo, Bangui sur l’Oubangui, Ouesso sur la Sangha).
L’on s’intéressera également à l’évolution de leurs régimes hydrologiques dont
dépend la navigation fluviale, qui constitue souvent le seul vecteur de transport des
hommes et des marchandises pour relier les villes et les pays drainés par ce vaste
réseau hydrographique.
Cette étude entre dans le cadre de l’observatoire ORE/Hybam (www.ore-hybam.
org), grâce à une collaboration et coopération internationale et inter-institutionnelle
(Univ. Marien Ngouabi, SCEVN, GET/UPS, IRD, ….).
2. Problématique et présentation des zones d’étude
Il s’agit d’une part de rechercher les ruptures dans les séries hydrologiques des trois
cours d’eau sélectionnés afin de distinguer des périodes d’écoulements homogènes
et d’autre part d’étudier les évolutions et tendances inter annuelles de leurs régimes
hydrologiques durant chacune de leurs phases d’écoulements homogènes.
Le bassin versant du fleuve Congo, situé en Afrique centrale à cheval sur l’équateur
(voir Fig. 1) couvre 3 700 000 km2 pour un module de 41000 m3.s-1. Son régime
bimodal (Fig. 5) est du à l’alternance des crues et étiages de ses affluents provenant
des deux hémisphères.
Celui de l’Oubangui, situé en grande partie dans l’hémisphère Nord, avec un régime
hydrologique unimodal (Fig. 6), couvre 643 900 km2 à son exutoire pour un module
de 4100 m3.s-1
Celui de la Sangha, couvre 211 120 km2 à son exutoire pour un module de 2220
m3.s-1 (Fig. 7). Coupé par l’équateur il présente un régime équatorial bimodal de
transition.
3. Méthodologie et données disponibles
Pour le Congo à Brazzaville, nous avons étudié les débits mensuels de 1903 à
1947 puis les débits journaliers de 1948 à 2010, comme ceux de 1936 à 2010 pour
l’Oubangui à Bangui et ceux de 1948 à 2010 pour la Sangha à Ouesso.
3.1 - La détection des ruptures dans les chroniques de débits disponibles est réalisée
avec le logiciel Khronostat (http://www.hydrosciences.org/spip.php?article239)
55
(Lubès-Niel et al., 1998). Ses différents tests statistiques permettent de constater
s’il y a un changement de comportement d’une variable dans le temps. Ces
changements sont soulignés par une rupture isolant des périodes d’écoulements
homogènes. Le test de corrélation sur le rang nous permet de constater si la série
a tendance à augmenter ou à diminuer. La méthode non paramétrique de Pettit
nous donne l’année de la plus importante rupture de la série (s’il y a rupture). La
segmentation d’Hubert nous donne l’année des différentes ruptures constatées sur
la série avec les moyennes et écarts-types des différents « segments ».
3.2 – L’étude de l’évolution de la morphologie des régimes hydrologiques a été
réalisée avec le logiciel Hydraccess (www.mpl.ird.fr/hybam/outils/hydraccess.htm),
qui permet de repérer automatiquement les débuts et fins de crues (ou d’étiages).
4. Résultats
Les ruptures de débits détectées par les tests statistiques de Khronostat sont :
- au nombre de 4 pour le Congo à Brazzaville : en 1959, 1970, 1981, et 1994, ce qui
permet d’isoler 5 périodes de débits homogènes qui se succèdent comme suit : une
phase « normale », puis humide, puis un retour à la « normale » ou moyenne, avant
une phase sèche, précédant enfin un retour à la « normale ». La période actuelle est
une phase de stabilité qui correspond parfaitement la moyenne inter annuelle des
débits du Congo sur plus d’un siècle de données (41000 m3/s) (voir Fig. 2).
- au nombre de 3 pour l’Oubangui à Bangui : en 1959, 1970 et 1981 (voir Fig. 3),
correspondant à celles du Congo à Brazzaville.
- au nombre de 2 pour la Sangha à Ouesso avec une rupture en 1970, qui sépare
une phase humide de 1953 à 1970, d’une phase sèche de 1971 à 2010 (voir Fig. 4).
L’évolution des régimes hydrologiques moyens par période d’écoulements
homogènes pour ces trois cours d’eau aux stations étudiées, montre :
- pour le Congo à Brazzaville (Fig. 5) :
Sa crue principale commence en général en octobre et se termine en février.
Ensuite débute un grand étiage qui se termine en octobre. Durant cet étiage une
crue secondaire apparaît avec son pic de crue généralement en mai. Parfois cette
crue dépasse le module inter annuel.
L’amplitude des crues du Congo a tendance à augmenter tandis que leurs durées
diminuent, mais leurs volumes restent stables. Par contre les volumes écoulés des
étiages ont tendance à diminuer alors que leurs durées augmentent et que leurs
amplitudes restent stables.
56
Les hydrogrammes moyens par périodes d’écoulement homogènes, montrent que
durant la phase humide de 1960 à 1970, la crue secondaire dépasse le module inter
annuel. Le volume des crues du Congo à Brazzaville, de 1948 à 2010, a tendance
à rester stable, par contre le volume des étiages a tendance à diminuer.
- pour l’Oubangui à Bangui (Fig. 6) :
Sa crue annuelle commence en mi-juillet et se termine en mi-décembre. L’étiage
durant 7 mois occupe le reste de l’année. Les volumes écoulés de l’Oubangui
diminuent pratiquement de moitié de 1936 à 2010. Ceci est dû à la baisse des
amplitudes car les durées des crues et étiages ont tendance à rester stables.
D’après les courbes de tendances de l’Oubangui à Bangui, les rapports des
amplitudes à la fois sur la durée des crues et des étiages diminuent sur la période de
1936 à 2010. Ors, les durées des crues et étiages ont tendance à rester constantes.
Cette diminution est donc due aux amplitudes des crues et étiages qui tendent à
diminuer.
- pour la Sangha à Ouesso (Fig. 7) :
Sa crue commence fin août et s’achève à mi-décembre. L’étiage occupe le reste
de l’année et dure à peu près 9 mois. Il présente la particularité d’être ponctué de
plusieurs petites crues. Mais l’hydrogramme des débits moyens, lisse le tout et
montre que les petites crues se situent davantage vers la fin de l’étiage.
Les volumes écoulés de la Sangha diminuent dans le temps, conséquence de la
diminution des amplitudes des crues et de l’augmentation de la durée des étiages.
De 1971 à 2010, la crue secondaire est remplacée par un plateau. Par conséquent
l’étiage devient plus intense et plus long. Les volumes des étiages diminuent
beaucoup plus vite que ceux des crues.
Conclusion
Cette étude nous a permis de constater que les chroniques de débits moyens du
Congo à Brazzaville sont découpées en 5 segments. Une période humide de 1960
à 1970 et une période de sécheresse de 1982 à 1994, entourées par trois périodes
de stabilité 1903 à 1959, de 1971 à 1981 et de 1995 à 2010. Les chroniques de
débits moyens de l’Oubangui à Bangui sont découpées en 4 segments (de 1936
à 1959, de 1960 à 1970, de 1971 à 1981 et de 1982 à 2010). Ces chroniques
de débits rejoignent celles du Congo à Brazzaville de 1936 à 1982. En effet, les
années de ruptures sont les mêmes et les différentes phases (de stabilité, humide,
et de sécheresse) sont concomitantes. De 1982 à 2010, l’Oubangui reste dans
la phase de sécheresse alors que le Congo revient à une phase de stabilité. La
Sangha à Ouesso présente deux périodes de débits homogènes, l’une supérieure
à la moyenne inter annuelle de 1948 à 1970 et l’autre de 1971 à 2010, inférieure à
cette même moyenne.
57
Cependant depuis 1990, l’on assiste à un retour à la normale des écoulements du
Congo alors que ceux de l’Oubangui et de la Sangha, malgré une légère reprise,
restent fortement déficitaires.
C’est donc l’Oubangui, affluent le plus septentrional du bassin qui reste le plus
fragile en terme d’écoulement. Cela pose un problème pour la navigation fluviale
dont la durée annuelle est réduite (à cause d’une période annuelle de basses eaux
plus longue), alors même qu’il s’agit de la voie d’échange privilégiée avec les pays
voisins. De même, l’attention portée aux évolutions de l’hydraulicité est cruciale à
l’heure ou l’on parle à nouveau de relier le bassin du Congo à celui du Chari par un
canal, pour compenser le déficit hydrique du lac Tchad.
Références bibliographiques
LARAQUE, A., MAHE, G. ORANGE, D., MARIEU, B., (2001). « Spatiotemporal variations in hydrological
regimes within Central Africa during the XXth century. » Journal of Hydrology 245 : p. 104 – 117.
LUBES NIEL, H., MASSON, J.M., PATUREL, J.E., SERVAT, E., (1998). « Variabilité climatique et
statistiques. Etude par simulation de la puissance et de la robustesse de quelques tests utilisés pour
vérifier l’homogénéité de chroniques. » Revue des Sciences de l’Eau 11 (3) : p. 383 – 408.
Mahé, G. et Olivry, J.C. 1995. Variations des précipitations et des écoulements en Afrique de l’Ouest
et centrale de 1951 à 1989, Rev. Sécher., vol 6, n°1, p. 109-117.
ORANGE, D., WESSELINK, A. J., FEIZOURE, C.T., (1996). « Les régimes hydroclimatiques et
hydrologiques d’un bassin versant de type tropical humide: l’Oubangui (République Centrafricaine).»
Journées Hydrologiques de l’ORSTOM : Conférence de Paris, 11. CHEVALIER, P., POUYAUD, B. :
p. 179 – 194.
Figure 1 : Présentation du bassin du Congo, de ses sous bassins et situation des stations
étudiées (Brazzaville, Bangui, Ouesso)
58
Figure 2 : Périodes de débits (moyens mensuels) homogènes du Congo à Brazzaville de 1903
à 2010
Figure 3 : Périodes de débits (moyens mensuels) homogènes de l’Oubangui à Bangui de 1936
à 2010
Figure 4 : Périodes de débits (moyens mensuels) homogènes de la Sangha à Ouesso de 1948
à 2010
59
Figure 5 : Comparaison des régimes hydrologiques du Congo à Brazzaville pour ses différentes
périodes d’écoulement homogènes entre 1947-2010
Figure 6 : Comparaison des régimes hydrologiques de l’Oubangui à Bangui pour ses différentes
périodes d’écoulement homogènes entre 1936-2010
Figure 7 : Comparaison des régimes hydrologiques de la Sangha à Ouesso pour ses différentes
périodes d’écoulement homogènes entre 1948-2010
60
Impact des changements climatiques sur les débits dans trois
bassins du Nord Ouest de l’Algérie
Mohamed MEDDI1, Aicha ATTAF1 et Gil MAHE2
1 LGE - High National School of Hydraulic, Blida, Algeria, Email : [email protected]
2 IRD & Université Mohamed V-Agdal, Rabat, Maroc
Plusieurs études récentes ont permis d’apprécier l’évolution historique des paramètres climatiques (pluie, température, évapotranspiration) et des ressources en
eau de surface. Afin de vérifier cette évolution, nous avons opté pour trois bassins
du Nord Ouest Algérien à savoir : Bassin de Cheliff, des Côtiers Oranais et de la
Tafna. Cette région a connu depuis 1975 une réduction importante de la pluviométrie.
Afin d’évaluer l’impact du climat futur, pour les horizons 2025 et 2050, sur les ressources en eau dans ces bassins, nous nous sommes basés sur l’analyse des
débits moyens de la période de référence (1971-2000) et de les comparer à ceux
qui pourraient résulter de changements des principales contraintes directes (température et pluies). La méthodologie utilisée repose sur le modèle GRM2 avec développement de scénarios prospectifs de changements climatiques aux horizons
2025 et 2050.
Pour étudier l’impact des changements climatiques sur les ressources en eau, nous
avons utilisé les projections climatiques saisonnières sur l’Algérie du Nord à l’horizon 2025 et 2050 obtenues par le modèle UKHI (United Kingdom Meteorological
Office High Resolution) en adoptant le scénario «IS92a» du GIEC avec les deux
hypothèses haut et bas.
Le modèle retenu GR2M a été appliqué sur les sous bassins versants d’Oued El
Abtal (bassin de l’Oued Mina), Ghazaouet (bassin du Côtier Oranais) et Pierre du
Chat (bassin de la Tafna).
Le choix de la période de référence est fortement lié à la démonstration de l’impact
de changement climatique aux horizons 2025-2050 sur les ressources en eau. Une
comparaison entre les graphes obtenus à partir du modèle GR2M des périodes des
références 1960-1990 et 1970-2000, montre l’importance du choix de la période de
référence sur la qualité des projections futures des débits. Cette comparaison est
appliquée sur les données météorologiques (pluies, débits) de la station d’Oued El
Abtal, en prend cette station comme station de référence pour le choix des séries
de référence.
Les résultats de simulations des scénarios futurs ont montré une nette diminution
des débits des mois d’été et de la fin de la saison du printemps. Cette diminution
varie entre 13 et 30 % pour la station d’Oued El Abtal dans le bassin de l’Oued Mina.
Cette réduction est plus importante pour les bassins situés plus à l’ouest à savoir
61
le bassin du Côtier Oranais et de la Tafna pour les projections optimiste et pessimiste à l’horizon 2025. Par contre pour les mois d’hiver et du début de la saison
printanière, les projections donnent un abaissement des débits variant entre 0,6 et
9 % pour la station d’Oued El Abtal. Ces pourcentages sont légèrement plus élevés
comparés au premier pour le bassin de Ghazaouet (Côtier Oranais). Le bassin de la
Tafna montre une réduction très importante variant entre 43 et 60 % pour les deux
projections à l’horizon 2025. A l’horizon 2050, les résultats suivent le même schéma
que celui de 2025 avec une réduction plus importante majorée de 5 à 8 %.
Le bassin de la Tafna est caractérisé par une plus grande diminution ce qui confirme
la baisse enregistrée de la pluviométrie après 1975 qui est de l’ordre de 30 %. Ce
scénario continuera dans l’avenir ce qui produira une réduction considérable des
ressources en eau superficielles et souterraines dans la région.
62
Modélisation pluie-débit dans la gestion intégrée des
ressources en eau de surface dans le bassin-versant de la Volta
au Bénin
Ernest AMOUSSOU1-2, Henri S.TOTIN VODOUNON1, Constant HOUNDENOU1
Gil MAHE3 & Michel BOKO1
1 Laboratory Pierre Pagney: Climate, Water, Ecosystem and Development (LACEEDE), University of AbomeyCalavi, Republic of Benin, 03 BP1122 Cotonou (Benin), Tel. (00229) 21047381 / 9 5064746
2 Research center of Climatology (CRC), University of Bourgogne, 6 boulevard Gabriel 21000 Dijon, Tel.: (0033)
3 80 39 38 21 (57 39), Fax: (0033) 380395741
3 Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Faculté des Sciences, Université Mohamed 5-Agdal, Rabat
Maroc.
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected] & [email protected]
Résumé
En Afrique tropicale et dans le bassin béninois de la Volta, de nombreuses études
montrent que les eaux de surface et leur gestion sont très tributaires de la variabilité climatique. Ainsi, l’instabilité pluviomérique des années 1960 à nos jours, a
contribué à une modification des régimes hydrologiques et par conséquence à la
non maîtrise de la ressource en eau dans le bassin de la Penjari. Ce dernier d’une
superficie de 14 879 km², occupe 12,96 % du territoire national et environ 3,72 %
du bassin de la Volta.
Le but de cette étude est la modélisation pluie-débit à partir du modèle GR2M au
cours des séquences sèches et des séquences humides. Il s’agit aussi d’analyser la
disponibilité de la ressource en eau à partir du calcul des indices de déficit hydrique,
des coefficients d’écoulement et de tarissement, afin d’apprécier le rôle du substratum géologique en place et l’évolution climatique du bassin dans le contexte de
gestion intégrée des ressources en eau.
Cette étude s’appuie sur les données de pluies et d’ETP des stations pluviométriques du bassin et des stations environnantes du Togo et du Burkina-Faso d’une
part ; de débits à la station hydrométrique de Porga et de Tiélé d’une part. Une
interpolation cubique spline qui s’appuie sur la triangulation de Delauney sera faite
pour l’obtention de champ de pluie en amont de chaque station hydrométrique afin
de mieux cerner la relation pluie-débit dans sous-bassin.
Les résultats obtenus ont permis de constater une persistance de la sécheresse
depuis les 1970, avec une baisse pluviométrique de l’ordre de 10 %, qui a amplifié
une baisse d’écoulement de l’ordre de 30 à 40 %. Cette baisse parfois très marquée associée aux changements environnementaux globaux engendre un tarissement rapide préjudiciable à la disponibilité et à la gestion des eaux de surface.
Mots clés : Bénin, bassin-versant de la Volta, modélisation, GR2M
63
Cartographie des zones potentielles en eau souterraine par
analyse multicritère pour lasatisfaction des besoins en eau
du bassin versant de la Baya (Est de la Côte d’Ivoire)
MANGOUA M. J.1, DIBI B.1, DOUAGUI G. A.1, KOUASSI K. A.1, SAVANÉ I.1 et
BIÉMI J.2
1 Laboratoire Géosciences et Environnement, Université Nangui Abrogoua, 02 BP 801 Abidjan 02,
Côte d’Ivoire, [email protected]
2 Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement, Université Félix
Houphouët Boigny, 22 BP 582 Abidjan 22, Côte d’Ivoire.
1. Introduction
Le bassin versant de la Baya (6324 Km2) situé à l’Est de la Côte d’Ivoire est confronté
à de nombreux problème d’eau potable notamment en saison sèche. Pour palier à
cette difficulté deux approches dont les systèmes d’information géographiques et
les analyses multicritères ont été combinés pour délimiter les zones potentielles
en eau souterraine du bassin. Les méthodes d’analyse multicritères incluant la
méthode booléenne et la combinaison linéaire des poids basée sur la comparaison
par paire ont été utilisées. Deux types d’indicateurs ont été
utilisés : l’indicateur potentialité, qui combine l’accessibilité, l’exploitabilité et
disponibilité en eau souterraine et l’indicateur contrôle, qui est représenté par la
vulnérabilité à la pollution en eau souterraine. Il apparait que la zone favorable pour
l’implantation de points d’eau est de 84 % du bassin. Le calcul des incertitudes et
de la sensibilité des paramètres montrent les paramètres les plus sensibles sont la
pente, l’infiltration, la perméabilité induite et la profondeur totale lors de la réalisation
de la carte de potentialité en eau. Par contre la topographie, la zone non saturée et
la conductivité hydraulique sont les plus sensibles lors de l’élaboration de la carte
de vulnérabilité à la pollution.
2. Matériel et méthodes
Le matériel nécessaire à la réalisation de cette étude se compose d’une importante
base de données dont le traitement adéquat est possible grâce à l’utilisation
de divers logiciels. Cette base de données est constituée de données images
satellitaires, cartographiques, hydrauliques(fiches techniques de forages) et hydroclimatologiques.
Quant aux méthodes d’investigation, elles concernent : i) l’identification et l’élaboration
des critères de décisions (Les paramètres utilisés pour la délimitation des zones
potentielles en eau souterraine sont composés des caractéristiques de l’aquifère.
Ces paramètres sont associés aux caractéristiques des forages et à bien d’autres
facteurs externes (Shankar et Mohan, 2006).Tous ces facteurs se regroupent en
trois indicateurs quantitatifs (accessibilité, exploitabilité et disponibilité) selon leur
64
rôle) ; ii) la classification et la standardisation des critères (Exprimer les paramètres
sur une même échelle de mesure : 0 - 10 ; Définir une gamme de variationsubdivisée
en intervalles hiérarchisés) ; iii) la pondération des facteurs quantitatifs (Application
de poids aux paramètres ; méthode de comparaisons par paire ; processus
d’analyse hiérarchique (Tud1bes et Duygu, 2009)) ; iv) l’agrégation des facteurs ;
v)l’incorporation de ces différents résultats dans un S.I.G spécialisé pour ressortir
lacartographie thématique (De Araujo et Macedo, 2002). La validation de ces cartes
s’est faitespar le calcul des incertitudes : i) incertitude moyennes () (Heuvelink et al.,
1989) ; ii) le facteur d’expansion (K) ; iii) l’intervalle confiance (I) et de l’analyses de
la sensibilité des paramètres. Dans ce dernier cas nous avons utilisé deux tests qui
sont : i) analyse par retrait d’un paramètre (Lodwick et al., 1990) ; ii) analyse de la
sensibilité d’un seul paramètre (Babiker et al., 2005).
Enfin, ces méthodes ont permis de cartographier les zones potentielles en eau
souterraine du bassin versant de la Baya.
3. Résultats et discussions
3.1 Potentialité en eau
La figure 1 présente la carte des potentialités en eau souterraine du bassin. Cette
carte est la combinaison des cartes thématiques de la disponibilité en eau, l’accessibilité en eau, l’exploitabilité en eau et de la vulnérabilité à la pollution du bassin
versant de la Baya.
Figure 1 : Carte des potentialités en eau souterraine du bassin versant de la Baya
65
Le bassin versant de la Baya est bien protégé car il possède une vulnérabilité
à la pollution très faible (85 %) et faible (15 %). Les superficies couvertes par
les différentes classes thématiques des cartes de disponibilité, d’accessibilité,
d’exploitabilité et de potentialité sont consignées dans le tableau I.
Excellente
Bonne
Médiocre
Mauvaise
Disponibilité
11,67 %
74,95 %
13,17 %
0,21 %
Exploitabilité
70 %
20 %
10 %
0%
Accessibilité
5%
29 %
51 %
15 %
Potentialité
12 %
72 %
8%
8%
Tableau I : Proportions des différentes classes thématiques
3.1.1 Sensibilité des paramètres de potentialité et de vulnérabilité
3.1.1.1 Sensibilité par retrait d’un paramètre
Les paramètres profondeur totale (61,50), pente (32,91), infiltration (25,40),
perméabilité induite (30,25) et débit (18,75) sont les plus sensibles. Quant à la
vulnérabilité, les paramètres les plus sensibles sont la Topographie, la zone non
saturée et la conductivité hydraulique.
3.1.1.2 Sensibilité d’un seul paramètre
Pour la potentialité en eau souterraine, l’analyse de la sensibilité d’un seul paramètre indique, que le débit d’exploitation, l’infiltration, la perméabilité induite sont
les paramètres sensibles lors de l’élaboration de la carte. Leurs poids effectifs et
théoriques sont sensiblement égaux. Concernant la vulnérabilité à la pollution du
bassin, la topographie et la zone non saturée sont les plus sensibles.
4. Discussion
L’utilisation du SIG et de l’analyse multicritère sur le bassin versant de la Baya a
abouti à la production des cartes de disponibilité, d’accessibilité et d’exploitabilité
des ressources d’eau souterraine. La combinaison linéaire de ces différentes
cartes a permis de réaliser la carte des zones potentielles d’implantation de futurs
points d’eau.La carte des zones favorables après superposition de la carte des
zones potentielles et celle de la vulnérabilité à la pollution, se présente comme une
base de données très importante pour l’aide à la décision. Elle constitue une préprospection qui évite les phases de recherches lourdes, lentes et coûteuses comme
l’ont indiqué les travaux de Langevin et al. (1991).
66
Le bassin de la Baya possède une bonne disponibilité en eau souterraine (87 %
de la superficie totale). Cette bonne disponibilité en eau souterraine du bassin est
due à une faible pente et à une bonne densité de fracturation qui entrainerait une
bonne infiltration des eaux dans l’aquifère. Ce résultat est confirmé par Shankar
et Mohan (2006). Selon eux la pente a un contrôle direct sur la recharge des eaux
souterraines et que l’écoulement des eaux vers les nappe-aquifères est favorisé
par la perméabilité induite. Par conséquent, les zones à forte perméabilité induite
correspondent aux zones à forte densité de fracturation sur la carte linéamentaire.
Ainsi, plus la fracturation est dense, plus la perméabilité induite est forte.
Selon,Anbazhagan et al., (2005), la perméabilité induite est étroitement liée à la
densité de fracturation.
Quant à l’exploitabilité, elle est dominé respectivement par les classes médiocre
(51 %) et bonne (29 %). Ces classes surviennent respectivement au niveau des
schistes et des granitoïdes. La bonne exploitabilité des eaux des granitoïdes
pourrait être liée à leur forte densité de fracturation. Enfin, le bassin possède une
bonne accessibilité (90 % de la superficie du bassin). La mauvaise accessibilité (10
%) est liée à la profondeur totale des forages relativement grande.
L’étude de la vulnérabilité des eaux souterraines à la pollution a montré que le
bassin étudié est dominé par la classe à très faible vulnérabilité (85 %) avec
quelques poches à faible vulnérabilité (15 %) observées dans le Sud-ouest, au Nord
et par endroits sur le bassin. Eneffet, une pente abrupt favorise l’accumulation des
eaux dans les vallées et par la suite l’infiltration dans les couches sous-jacentes.
Les fonds des vallées vus au Nord et à l’exutoire du bassin, sont probablement
favorables à la contamination des eaux souterraines par l’infiltration des polluants.
Au niveau des tests de sensibilité, le test par retrait d’un seul paramètre et le test de
l’analyse d’un paramètre ont permis de voir quel est le paramètre le plus sensible
lors de l’élaboration des cartes de potentialité et de vulnérabilité.
Conclusion
Les aquifères du bassin versant de la Baya regorgent d’importantes ressources
d’eau souterraine, 87 % du bassin une bonne disponibilité en eau souterraine.
Les différentes zones convenables à l’implantation d’ouvrage à gros débits ont été
cartographiées (84 % de la superficie du bassin). Le bassin est bien protégé.
Les paramètres utiles pour l’élaboration des cartes de potentialités sont la pente,
l’infiltration, la perméabilité induite (densité de fracturation), le débit et la profondeur
totale. Quant à la vulnérabilité, les paramètres DRASTIC importants sont la
topographie, la zone non saturée et la conductivité hydraulique.
67
Hydrological changes in the Inner Niger Delta in Mali :
How people perceive their environment changes ?
ZARÉ Aa., BARBIER Bb., MAHÉ Gilc
a Centre Commun Eau et Climat, 2ie, Ouagadougou. Email : [email protected]
b UMR Geau, CIRAD, 2ie, Ouagadougou
c Hydroscience Montpellier, Rabbat
Introduction
The forecasts of the climatologists concerning the wintering and the forecasts of
the floods of rivers in western Africa win gradually in reliability. The advances allow
users to use information that would improve the performance of their activities. The
users of these areas must often make difficult choices facing the operating cycles of
water ecosystems in which they live for centuries but are now disturbed by sampling
upstream and climate change.
The case of the Inner Niger Delta (IND) in Mali is particularly interesting because
three categories of activities share the same space. It is a flooded area of great
value located in the Sahel, which supports more than a million residents, and their
flocks. Activities are dependent on the flood dynamic. Amplitude and the rhythm of
the annual of floods have a direct impact of the delta’s traditional activities such as
fishing, farming, herding and tourism. As delta people are particularly concerned
regarding their future, scientists explore some prediction tools regarding climate
and flood. In this paper the authors analyze a flood forecasting tools of the delta and
investigate the water users’ expectations.
The users
Three activities take place on the same space. From the floods and the rains at
about May rice producers sow the rice in basins. The breeders leave then the delta
towards the pastures of the Sahel in the North. The fishermen get ready to navigate
northward by anticipating the floods. This is a crucial period for fishermen and rice
producers. If the floods arrive before the rain made the rice germinate, rice fields
can be destroyed. Rice producers could save the number of sowing and seeds and
could possibly spray the sowing of rice if rains are insufficient and if the floods risk
flooding the plots of land. For the fishermen the period is important because they
have to place their dams before the floods rise. The breeders have to leave the
delta, which does not have then a grass anymore without damaging the dams of the
fishermen and the young rice fields.
Objectifs
In this study the authors investigated 198 users of the DIN to determine the interest
68
of the seasonal forecast for three main categories of water users. The questionnaire
focuses on the perception that users have of traditional and modern tools of
prediction. Then the survey concerned the activities which the users change or could
change. They are then asked what the expected gains from a reliable forecast are.
Sampling
The authors selected three sites in the delta. Diafarabe south of the delta is the first
area to receive the delta of the Niger River flood came but it is also the area where
flood recession starts to Delta in November or December. The people of this area
observe the water level in the Markala dam. Diarafabe is also the area where the
first major place herds crossing from the north to the delta. The first entry of animals
in the delta is fixed at the conference of bourgoutiere for Diafarabe. Opidin is being
adapted for that zone.
The second area is Dialloube in the heart of delta, south of Lake Debo. This area is
flooding by the Niger Delta artery. The people watching the water level in Mopti to
predict the flood.
The third area is the town of Deboye near Youwarou, in the north of Lake Debo. The
people of this area also observe water level in Mopti.
We opted for a stratified sampling. In all three sites the investigators went into the
neighborhoods of farmers, fishermen and farmers. In each area they selected 66
heads of families.
Preliminary results
According to surveys, knowledge of rains and floods have a significant importance
but different for the three types of activities breeding, rice cultivation and fishing.
The forecast of rains has a certain importance for lands exshowers but the modern
forecasts are little known and the proposals of the technical services (departments)
are little followed. For flood-risk areas the deadline between the first rains and the
floods is of a big importance for rice producers. For the breeders and the fishermen
this deadline is very important but there is not much recourse in case of insufficient
deadlines. If the floods arrive before the growth of feeds started this one will be
flooded. It will result from it insufficient pastures (and a low animal production) and
a low halieutic production even if the flood is plentiful.
The majority of actors have a fair idea about the coming season through traditional
means (stars, marabout, and soothsayers). Actors make decisions based on
forecasts of rainfall. If they are abundant they will extend surfaces and invest more
in inputs.
The investigated breeders know for the greater part that the direction of the hydraulics
uses a model during the conference of bourgoutieres, to validate dates proposed
before by the persons in charge of the breeders. The proposals of OPIDIN and the
breeders coincide well enough. However, the entrance of animals to the delta is
69
more and more conflicting because of the non-compliance with dates by certain
breeders.
The forecasts of the floods can be obtained from the heights supplied by the services
of the hydraulics on the radio (height of water upstream). The height of water is
considered as a rather reliable indicator for three sites. The farmers consider that
the correlation between local rains and the floods is weak. Indeed the floods depend
especially on rains in the Soudano Guinean area situated in several hundreds of
kilometers in the South.
70
Changements climatiques et disponibilté des ressources en
eau dans le bassin de l’Okpara au Bénin (Afrique de l’Ouest) :
Quelles stratégies d’adaptation ?
OGOUWALE Romaric, Michel BOKO et Christophe S. HOUSSOU
Laboratoire Pierre PAGNEY
Climat, Eau, Ecosystème et Développement de l’Université d’Abomey-Calavi (Bénin)
Tél : (00 229) 97 47 81 69 ou 95 35 00 40, E-mail : [email protected]
Résumé
La problématique de la disponibilité des ressources en eau dans un contexte de
changements climatiques est devenue un sujet préoccupant tant pour les autorités
que pour les populations rurales.
L’analyse des paramètres climatiques (hauteurs de pluie et températures) à l’aide de
l’Indice Standardisé de Précipitation sur la période 1965-2009 a permis de caractériser
les déficits pluviométriques. En référence à la normale 1971 – 2000, les projections
climatiques dérivant du modèle régional REMO fondé sur les scénarii de concentrations
croissantes de gaz à effet de serre, notamment les scénarios A1B et B1 du GIEC ont
été analysées.
Les résultats obtenus montrent que la tendance pluviométrique est globalement à la
baisse dans le bassin de l’Okpara avec environ 16 % des années déficitaires. Dans
le même temps, les températures ont connu une augmentation de 2 °C entre 1965 et
2009. A l’horizon 2050, dans ce bassin, tous les scénarii montrent des décroissances
de hauteur de pluie importantes et seront de l’ordre de 20 à 41 % pour le scénario A1B
et de 60 à 70 % pour le scénario B1. Dans les mêmes conditions, les températures
maximales connaîtront une augmentation de 2,02 °C et de 1,9 °C sous le scénario B1
et 2,08 et de 2,1 °C sous le scénario A1B.
Cette situation a des impacts sur les écoulements et par conséquent sur la disponibilité
des ressources en eau qui s’est raréfiée. Selon 85 % des personnes enquêtées, les
conflits d’usage autour de l’eau se sont multipliés au cours de ces dix dernières années.
Face à cette situation, des stratégies endogènes sont développées par les populations
du bassin. Mais, dans un scénario de climat sec, les difficultés d’approvisionnement en
eau s’aggraveraient et engendreraient de fréquents et violents conflits dans le bassin
de l’Okpara.
Mots clés : Bassin de l’Okpara (Bénin), Changement climatique, Stratégies
d’adaptation
71
Introduction
Les trois dernières décennies en Afrique de l’ouest sont par marquées la baisse des
hauteurs de pluies. Les recherches effectuées par Olivry et al. (1983) et Sircoulon
(1986) indiquent que les précipitations en Afrique de l’Ouest ont été marquées par
une diminution du fait de la modification du climat. Cette tendance est qualifiée
de ‘’nouvelle phase climatique’’ ou encore de ‘’rupture climatique’’ par Carbonnel
et Hubert (1992). La région ouest-africaine a connu une récession pluviométrique
aux ampleurs parfois très accusées doublée d’une augmentation significative du
nombre d’années sèches (Sircoulon, 1990).
Au Bénin, Afouda (1990), Houndénou (1992) et Ogouwalé et al (2003) ont montré
que la baisse de la précipitation associée au réchauffement thermique, ont induit
une dégradation du milieu écologique et se sont soldés par des impacts négatifs
sur la disponibilité des ressources et la productivité des écosystèmes. Dans les
différentes régions du Bénin en particulier dans le bassin de l’Okpara, la vulnérabilité
se manifeste par une détérioration de la disponibilité des ressources en eau et des
écosystèmes, (Boko, 1988). Dans le même contexte, la demande des ressources
en eau va de façon croissante et induit la concurrence, voire des conflits entre les
différents groupes d’utilisateurs (agriculteurs, les éleveurs, et les ménages, etc.) dans
le bassin de l’Okpara.
Cette recherche se veut d’évaluer les impacts des changements climatiques sur la
disponibilité des ressources en eau dans le bassin de l’Okpara à l’horizon 2050 en
vue de proposer des stratégies de gestion intégrée et durable.
Le bassin de l’Okpara est situé entre 7°30 et 9°54N d’une part, et 1°30 et 3°18E
d’autre part, avec une superficie évaluée à 12710 km2 (figure 1).
Figure 1 : Situation géographique du bassin de l’Okpara
72
2. Démarche d’analyse des données
La détermination des tendances des paramètres climatiques sur la période de
référence (1971-2000) est faite à l’aide de la méthode graphique. L’équation de la
droite de tendance est de la forme y = at + b où y représente les températures, t le
temps, a et b étant des constantes. L’indice standardisé de précipitation « SPI »
(Standardised Precipitation Index) a été utilisé en vue de caractériser les déficits de
précipitation (Mckee et al., 1993). La formule mathématique de SPI est :SPI = Pi − Pm
σ
avec Pi : Précipitation de l’année i; Pm : Précipitation moyenne et σ :
Déviation standard ou écart type
Les projections climatiques utilisées dans le cadre de cette étude dérivent du
modèle régional REMO fondé sur les scénarii A1B et B1 du GIEC (Nakicenovic et
Swart, 2000).
3. Résultats
3.1. Tendance pluviométrique et thermométrique dans le bassin
Dans le bassin de l’Okpara, la tendance pluviométrique est globalement à la baisse
(figure 2).
Figure 2 : Indice standardisé de précipitation dans le bassin de l’Okpara
La période 1965-2009 a été marquée par une récurrence d’années sèches telles
1977, 1980, 1983, 1987, 1986, 1989, 2005. La décennie 75-84 a été la plus sèche.
L’écart entre les décennies 65-74 et 75-84 est d’environ 52 %.
Contrairement aux précipitations, les températures ont une tendance globalement
à la hausse dans le bassin de l’Okpara (figure 3 et 4) et sont, en phase avec celles
mises en évidence aux échelles régionale et globale (Mahé, 2003 et Paturel et al,
1999).
An Max
An Min
Exponentiel (An Min)
Exponentiel (An Max)
Parakou
An Max
Exponentiel ( An Min)
34
34
32
y = 10,895e0,0006x
R2 = 0,15
30
28
26
y = 5,2889e0,0007x
R2 = 0,16
24
22
20
18
1960
Savè
An Min
Exponentiel ( An Max)
36
Températures maximales et
minimales (°C)
Températures maximales et
minimale (°C)
36
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
32
30
28
26
y = 4,9734e0,0008x
R2 = 0,23
24
22
20
18
1960
2010
y = 12,799e0,0005x
R2 = 0,14
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Années
Années
Figure 3 : Tendance des températures maximales
et minimales à Parakou
73
Figure 4 : Tendance des températures
maximales et minimales à Savè
Les températures maximales ont connu une hausse respective de 2,35 °C à 3,31°C
entre 1965 et 2009. Quant aux températures minimales, elles ont augmenté de
2°C au niveau des deux stations entre 1965 et 2009. Cette tendance à la hausse
de température entraine une augmentation de la demande évaporatoire, ce qui
constitue un facteur de pression climatique sur les ressources en eau en particulier
celles de surface dans ce bassin. Ces constats sont conformes aux résultats de
Ardoin-Bardin (2004) et Totin (2010).
3.2. Postures climatiques futurs dans le bassin de l’Okpara
Dans ce bassin de l’Okpara, à l’horizon 2050, en référence à 1971-2000, à l’échelle
mensuelle (figure 5), les mois de janvier et novembre connaîtront une augmentation
d’environ 61 % et 70 % selon le scénario B1 et 42 % et 19 % selon le scénario A1B.
71-00
A1B
Ecart B1
B1
Ecart A1B
6000,00
Novembre
5000,00
Septembre
Mois
4000,00
3000,00
Juillet
Mai
2000,00
Décembre
Octobre
Novembre
Août
Septembre
Juin
Juillet
Mai
Avril
Janvier
Mars
0,00
Février
Mars
Janvier
1000,00
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
Pource ntage (%)
Figure 5 : Moyenne mensuelle des hauteurs
de pluie à l’horizon 2050
Figure 6 : Ecart de hauteur de pluie (%)
dans le bassin à l’horizon 2050
Les deux scénarii montrent des écarts de hauteur de pluie importants à l’horizon 2050,
qui seront de l’ordre de 20 à 41 % pour le scénario A1B et de 60 à 70 % pour le
scénario B1 (figure 6). Dans les mêmes conditions, il serait assisté à une augmentation
probable des températures minimales et maximales. Spécifiquement en moyenne, en
rapport à la période de référence 1971-2000, les températures maximales connaîtront
une augmentation de 2,02 °C et de 1,9 °C sous le scénario B1 et 2,08 et de 2,1 °C
sous le scénario A1B respectivement à Parakou et à Savè.
3.3. Implication hydrologique de la dynamique climatique
Dans le bassin de l’Okpara, les effets des déficits pluviométriques et de l’élévation des
températures sur les écoulements se manifestent par la baisse des ressources en eau
de surface (figure 7).
74
Ecoulement moeyn annuel (mm)
300
250
200
150
100
50
2007
2004
2001
1998
1995
1992
1989
1986
1983
1980
1977
1974
1971
1968
1965
0
Années
Figure 7 : Variation interannuelle de l’écoulement dans le bassin de l’Okpara à Kaboua
L’analyse de cette figure montre que les écoulements maxima annuels sont
respectivement de 196 mm avant les années 1970. Après les années 1970, ces
écoulements sont passés en dessous de 100 mm. Ainsi, les écoulements moyens
annuels ont connu une baisse d’environ 80 mm au cours des décennies 1970 et
1980 en comparaison avec la période 1990-2005. Le déficit par rapport à la moyenne
est environ 92 %. Cette situation a des impacts sur la disponibilité des ressources
en eau dans le bassin. En effet, la rareté et l’insuffisance des pluies obligent les
populations à creuser des trous dans le lit des marigots pour l’approvisionnement
en eau (photo 1) et à pratiquer l’agriculture de contre saison (photo 2).
Photo 1 : Approvisionnement en eau
dans un trou à N’dali,
Photo 2 : Culture de contre saison le long
d’un marigot à Kika
Source : Ogouwalé R., mars 2008
Source : Ogouwalé R., mars 2008
Cette difficulté d’approvisionnement en eau, est source des conflits entre agriculteurs
et pasteurs dans ce bassin autour de l’eau. Selon 85 % des personnes enquêtées,
les conflits d’usage de l’eau se sont multipliés au cours de ces dix dernières
années. C’est dans ce contexte hydroclimatique déjà difficile que s’annoncent les
changements climatiques dont les signes annonciateurs sont déjà perceptibles. Or,
dans le scénario d’un climat sec dans le bassin, les difficultés d’approvisionnement
en eau s’aggraveraient et engendreraient de fréquents et violents conflits dans le
bassin de l’Okpara.
75
3.4. Renforcement des stratégies d’adaptation endogène dans le bassin
Pour répondre effectivement aux contraintes des changements climatiques et inscrire
les mesures dans la durée, il est important de renforcer les stratégies endogènes
d’adaptation en cours dans le bassin. Dans ce cadre, trois (03) options d’adaptation
ont été identifiées à savoir : gestion des besoins en eau (besoins d’irrigation et besoins
des établissements humains) ; amélioration de l’offre ; conservation des ressources
en eau. Ces différentes formes de gestion durable et d’approvisionnement en eau des
populations, devront être facilitées par les stratégies nationales en la matière.
Conclusion
Les conditions pluvio-thermométriques dans le bassin ont des répercussions
considérables sur l’écoulement moyen du bassin de l’Okpara. A l’horizon 2050, cette
situation devra être plus difficile sous la triple menace, caractérisée par une baisse
des hauteurs de précipitation, une augmentation des températures minimales et
maximales et une pression accrue de populations, sur les ressources naturelles en
général et les ressources en eau en particulier (IPPC, 2001 et Totin, 2010).
Face à l’ampleur des modifications climatiques, des problèmes hydriques dans le
bassin de l’Okpara, des techniques modernes ont été proposées, au regard de la
vulnérabilité des ressources en eau à l’évolution du climat et aux changements
environnementaux.
76
Références bibliographiques
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Unique de l’Université d’Abomey-Calavi. 272 p.
77
Dynamique de l’occupation des sols de 1957 à 2007 et
proposition de typologie de dunes à Midelleram,
extrême oriental du Niger
MOUSSA A1 ; GARBA Z1. YACOUBA H2. SOMÉ C2. TOURÉ A1
1 Université Abdou Moumouni de Niamey : [email protected]
2 Institut International Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
1. Introduction
L’objet de ce travail est donc de caractériser la dynamique de l’occupation des sols
des zones dunaires du Niger oriental et de proposer une typologie des dunes à
partir des causes qui sous-tendent de leur réactivation.
2. Présentation de la zone d’étude
La zone d’étude, Midelleram (13°05-14°30N, 10°35-12°30E), est située dans le
bassin du lac Tchad au sud-est du Niger. Administrativement, cette localité située
dans le département de Mainé Sorao. Le climat, de type sahélien et la végétation
naturelle de Midellaram est constituée des savanes arbustives à arborées tapissées
par une couverture herbacée à degré variable selon les unités d’occupation
(Nomenclature de G. De Wispelaere et M. Arbonnier., 2002). Deux domaines
géomorphologiques se partagent le territoire du village de Midellaram. Il s’agit des
domaines éolien le plateau sableux du Manga et fluvio-deltaïque le kadzell.
Figure1: Présentation de la zone d’étude
78
3. Matériels et méthodes
Pour atteindre les objectifs de cette études nous avons utilisé des démographiques,
des données météorologiques (pluviométrie, vitesse et direction des vents,
température et l’humidité)et des données de télédétection (photographies aériennes
images satellites et images Google earth).
4. Résultats
4.1. Dynamique démographique à Mainé Soroa
Pour étudier la dynamique démographique nous disposons des données des
RGPH des années 1977, 1988, 2001 et une projection INS de 2010 de Mainé Soroa
département auquel appartient le site d’étude. L’analyse descriptive de ces données
nous montre une croissance évidente de la population comme dans l’ensemble du
Pays. Ceci est surtout visible depuis les années 1990s.
Figure2 : Evolution de la population à Mainé soroa de 1977 à 2010
4.2. Variabilité Climatique à Mainé Soroa
4.2.1. Pluviométrie
Nous disposons des chroniques de 1950 à 2009 des cumuls et du nombre de jours
annuels relevés à la station de Mainé Soroa. Des moyennes décennales ont été
calculées à partir des données annuelles. L évolution décennale de la pluviométrie
tout comme du nombre des jours de pluies attestent d’une forte variabilité des
paramètres.
Figure 3: Variabilité pluviométrique à Mainé soroa
79
4.2.2.Dynamique éolienne à Mainé Soroa
Pour étudier la dynamique éolienne nous disposons d’une chronique de données
journalières de 1950 à 1989 (in MOUSSA A. 2007) de vitesse et direction de vents
à la station de Mainé.
4.2.2.1. Direction des vents
Le logiciel appelé Oriana. 2 a été utilisé pour le tracé des roses de vents à partir
des données de directions exprimées en degré.
Figure 4: Fréquence des vents de la rose des vents pour 1950 à 1989 à Maïné (MOUSSA
A.,2007)
4.2.2.2. Vitesse des vents
L’analyse a porté sur des relevés de vitesses effectués à trois heures différentes
de la journée (6h, 12H, 18h) pendant 40 ans (1950-1989) à la station de Mainé
Soroa.
Figure5 : Evolution de l avitesse des vents à mainé Soroa de 1950 à 1989 (MOUSSA A.,2007)
80
4.2.3.Temperatures et humidités
Nous disposons des chroniques de températures et humidités respectivement de
1951 à 2009 et de 1990 à 2009.
Figure 6: Evolution des temperatures (1950-2000) et humidité (1990-2009) à Mainé Soroa
4.3.Dynamique de l’occupation des sols
Pour cette étude nous disposons des données cartographiques des periodes de
31/1957, de 01/1975 et 09/2007 couvrant notre zone d’étude.
Figure 7: Cartes d’occupation des sols à Midelleram aux périodes de 12/1957 ; 01/1975 et
09/2007
Figure 8 : Evolution des différentes unités d’occupation
81
5. Discussion
5.1.Origines des changements observés à Midellaram
Une analyse croisée des parametres climatiques et des dynamiques de l’occupation
des sols et de la population nous à permis de situer les origines des changements
observés à midelleram de 1957 à 2007.
Nous pouvons ainsi de part les résultats de cette analyse croisée dire que les
changements observés à Midellarm sont principalement dus à action de l’homme.
En effet l’explosion démographique a imposé un rythme de défrichage qui à son
tour a engendré une dégradation de plus en plus accélérée (champs transformés
en dunes).
5.2. Typologie des dunes
Dans cette étude, nous utilisons la télédétection pour proposer une typologie des
dunes à partir de leur forme. Nous avons ainsi distingué deux types : des dunes à
forme allongées désignant les plus petites dunes qui peuvent être nouvellement
formées et/ou en constante évolution et des dunes à forme libre plus grosses et
sans forme propre
6. Conclusion
Les données de la télédétection et les SIG utilisés dans cette étude nous ont
permis de mettre en évidence les changements de l’occupation des sols en
50 ans (1957-2007) dans cet environnement sous l’emprise de la pression
humaine et de proposer une typologie des dunes observées dans la zone.
Les dunes apportent des indications sur les tendances sédimentaires (érosion ou au contraire accrétion) affectant le massif dunaire, sur l’état de sa
stabilisation, etc. Le repérage de ces formes permet donc de savoir quels
sont les secteurs de dunes les plus menacés ou au contraire les plus stables.
Une étude approfondie de ces dunes s’affiche alors importante. Sur Google
earth, on constate une variabilité de la radiométrie des dunes au sein des
types définies dans cette étude. Cette typologie peut donc, toute fois, être
plus affinée et plus détaillée avec des analyses sédimentologiques complémentaires de sédiments et aussi les enquêtes de terrain.
82
Hydrological impacts of the rainfall variability under a climate
change condition on Nakanbe basin in Burkina Faso
IBRAHIM B.1, KARAMBIRI H.2, POLCHER J.3
1 WASCAL, 06 BP : 9507 Ouagadougou 06, Burkina Faso, [email protected]
2 2iE, 01 BP : 594 Ouagadougou 01, Burkina Faso
3 LMD au CNRS/IPSL, 4, place Jussieu F-75252 Paris CEDEX 05 France
Abstract
The decrease in annual rainfall amounts over the last four decades over the West
African Sahel has significantly modified the hydrological regime of the largest rivers
in the region with a significant decrease in the annual runoff and in the groundwater
recharge of the crystalline bedrock. However, a few rivers in certain areas recorded an
increase in the annual runoff due to the degradation of the land cover. The upstream
of the Nakanbe basin, is one of the Sahelian catchments that has undergone an
increase in the bared soil surface and an increase in the number of small reservoirs
since 1970 which significantly changed the hydrological processes. Two hydrological
models, GR2M a lumped and monthly model and ORCHIDEE a spatially distributed
and 30 minutes time-step model, have been calibrated on the Nakanbe basin at the
outlet of Wayen over the 1978-1999 period. The models reproduce the observed
runoff with a Nash-Sutcliffe efficiency criterion over 62%. The mean annual
hydrological balance on the catchment over 1978-1999 period is composed with
4% of runoff, 10% of groundwater recharge and 86% of actual evapotranspiration.
The hydrological impacts of the climate change under the intermediate scenario
of A1B on the basin depend on the climate model. Thus, from a set of five RCMs
simulations, three hydrological simulations with GR2M show a significant decrease
(>10%) in the runoff and the groundwater recharge over the 2021-2050 prediction
period in comparison to the 1971-2000 reference period due to the decrease in the
annual rainfall amount. But, the two other hydrological simulations under an increase
in the annual rainfall amount, show a significant increase (>30%) in the runoff and
in the groundwater recharge. Altogether, all these hydrological impacts on the basin
come from the changes in the rainfall field. Furthermore, an assessment of the
impacts of the decrease in the frequency of rainfalls and in the intensity of rainfalls
with the fine time scale model, ORCHIDEE, reveals that the two types of change
in rainfall field don’t produce the same hydrological impacts. The decrease in the
intensity of rainfalls is much more prejudicial to runoff (10% more important) and to
groundwater recharge (twice of the decrease) than a decrease in the frequency of
rainfalls.
Key words : Climate change; regional climate model; hydrological modeling;
Nakanbe; Burkina Faso; Sahel
83
Introduction
Sahelian area in West Africa is subjected to a drought condition since the end of
1960s decade (Mahé and Paturel, 2009; Lebel and Ali, 2009; Descroix et al., 2009).
The drought condition is mainly characterized by a decrease in the water resource
amount over most of the large basins (Niger, Volta, Senegal). Most of the studies on
water resources variability in West Africa during the last five decades show that this
decrease in water resources comes from the decrease in the annual rainfall amount
(Mahé and Paturel, 2009). Indeed, the rainfall amount during the rainy season
controls all the water resources availability in the region. Thus, the water availably
over coming decades may depend on the rainfall variability under the future climate
change condition.
The aim of this study is to assess the amplitude of the impact of the changes in
the rainfall regime under the climate condition of the intermediate climate change
scenario (A1B) of the IPCC (Nakicenovic and Swart, 2000). Thus, the hydrological
impacts are assessed over the Nakanbe basin at the outlet of Wayen from two
hydrological models: GR2M (Mouelhi et al., 2006) and ORCHIDEE (d’Orgeval,
2006).
Description of the basin and data
The Nakanbe basin (Figure 1) is situated in the middle part of Burkina Faso with an
area of about 15% of the country (41 400 km2). The basin is shared between the
three climate zones: the Sahelian zone at the Northern part, the Soudano-sahelian
zone at the central part and the Soudanian zone at the southern part. This study
concern the Sahelian part of the Nakanbe basin with a mean annual rainfall amount
lower than 750mm/y and an area of about 22 000 km2. This part is the most affected
area the basin by the great change in the hydrological processes (Mahé, 2009).
This study is based on an analysis of the changes in the main hydrological
components entailed by the changes in the climate evolution under the climate
change conditions (Nakicenovic and Swart, 2000). So, our analysis addresses the
interactions between the climate and the hydrological systems over the catchment
area of Nakanbe river at Wayen gauge over 1971-2050 period. The observed climate
data over 1971-2009 period comes from three data sources: IRD, CRU and WATCH
(Weedon et al., 2011) grid-box data and observations from the synoptic stations of
Burkina Faso (Ibrahim et al., 2012). The climate simulations are produced by five
RCM runs under the intermediate climate change scenario of A1B over 1961-2050
period: CCLM, HadRM3P, RACMO and REMO.
84
Figure 1 : Nakanbe basin in Burkina Faso
The hydrological processes over the basin were characterized from two hydrological
models: GR2M, a monthly and lumped model and ORCHIDEE, a sub daily and
distributed model. The two models are based on the hydrological balance represented
by equation 1 with five terms:
P= R + RE + AET + ∆S (1)
With P the rainfall, R the runoff at the outlet, the groundwater recharge, AET the
actual evapotranspiration, ∆S variation in the water contain of the Vaduz zone.
Results and discussion
The two models were calibrated over the 1978-1999 period with Nash efficiency
criteria (Nash and Sutcliffe, 1970) of 62% for the calibration and 73% for the
validation (Figure 2). The annual hydrological balance computed over this period
from the two simulations is constituted with 86% of evaporation (AET), 10% of
groundwater recharge (RE) and 4% of runoff (R). Hence, the most important part of
the hydrological processes is dominated by the evaporation. The two models were
then used to assess the hydrological impacts of the climate change on the basin.
85
Figure 2 : Normalized monthly discharges at Wayen from the observations and the simulations
An assessment of the changes in the hydrological components with GR2M on the
basin under the climate conditions simulated by the five RCMs (CCLM, HadRM3P,
RACMO, RCA, and REMO), shows two types of impact. Thefirst impact as in the
observations during the last four decades (1971-2009) over the Sahelian region
(Ali and Lebel, 2009; Mahé and Paturel, 2009) is a decrease in the annual rainfall
amount for three RCMs (CCLM, RCA and REMO) which leads to a decrease in
the runoff and in the groundwater recharge. The second impact produces from
the climate simulations of two RCMs (HadRM3P and RACMO) is an increase of
the hydrological components over the projection period with an increase in the
intensity of rainfall. However, over the projection period, the evaporation remains
the hydrological key component with an increase in its rate with regard to the rainfall
amount. Furthermore, the hydrological impacts of the changes in the rainfall field
are highlighted from an implementation of the fine time-step hydrological model,
ORCHIDEE, under two disturbances in rainfalls (number of rain days and intensity
of rainfall). Indeed, a decrease in the number of rain days is translated by a
lengthening of the dry spells with long period of soil drying out in contrary to the
case of a decrease in the intensity of rainfalls with short dry spell and much watering
of the shallow soil layers. Thus, the fine scale hydrological modeling shows different
hydrological impacts for the two different disturbances. However, an assessment
of the hydrological impact of these disturbances with the monthly model, GR2M,
shows a similar magnitude. This magnitude is closed to the magnitude produces by
ORCHIDEE in the case of a decrease in the number of rain days. So, the monthly
model run from the cumulative daily rainfalls cannot capture the hydrological impacts
due to a change in the number of rain days.
86
Conclusion
The two models (GRM and ORCHIDEE) show that evaporation is the most important
hydrological component at a rate of about 85% of the annual rainfall amount.
Unfortunately, this rate is projected to increase for the projection period (2021-2050)
under the climate conditions simulated by three RCMs (CCLM, RCA and REMO).
On the other hand, an assessment of the hydrological impacts of a decrease in the
annual rainfall amount due to two different changes in the rainfall field (frequency
and intensity) from ORCHIDEE shows that the decrease in the number of rain days
produces a more important decrease in the hydrological components.
Bibliography
Ali A and Lebel T (2009). The Sahelian standardized rainfall index revisited, International Journal of
Climatology 29(12), 1705-1714.
Descroix L, Mahé G, Lebel T, Favreau G, Galle S, Gautier E, Olivry J, Albergel J, Amogu O, Cappelaere
B, Dessouassif R, Diedhioua A, Le Bretonc E, Mamadou I and Sighomnouf D (2009). Spatio-temporal
variability of hydrological regimes around the boundaries between Sahelian and Sudanian areas of
West Africa: A synthesis, Journal of Hydrology 375(1-2), 90-102.
d’Orgeval T (2006), Impact du changement climatique sur le cycle de l’eau en Afrique de l’Ouest :
Modelisation et incertitude., PhD thesis, Université Pierre et Marie Curie (Paris 6), France.
Ibrahim B, Polcher J, Karambiri H and Rockel B (2012). Characterization of the rainy season in Burkina
Faso and its representation by regional climate models, Climate Dynamics, DOI: 10.1007/s00382-0111276-x .
Mahé G and Paturel J (2009). 1896-2006 Sahelian annual rainfall variability and runoff increase of
Sahelian Rivers, Comptes Rendus Geosciences 341(7), 538-546.
Mouelhi S, Michel C, Perrin C and Andreassian V (2006). Stepwise development of a two-parameter
monthly water balance model, Journal of Hydrology 318(1-4), 200-214.
Nakicenovic N and Swart R (2000). Special report on emissions scenarios, Cambridge University
Press p. 598.
Weedon G, Gomes S, Viterbo P, Shuttleworth W, Blyth E, Österle H, Adam J, Bellouin N, Boucher
O and Best M (2011). Creation of the WATCH Forcing Data and its use to assess global and
regional reference crop evaporation over land during the twentieth century., Journal of Hydrometeorology
12, 823-848.
87
Eléments minéraux et carbone organique du sol perdus
par érosion sur différents types de croûte de surface
en milieu semi aride, Burkina Faso
MAÏGA-YALEU1,2S., GUIGUEMDE1 I., YACOUBA 2 H., KARAMBIRI2 H., RIBOLZI4
O., Naba OUEDRAOGO5 R. BARY 1 A., CHAPLOT3 V.
Résumé
La dégradation des sols est un problème environnemental majeur de la
plupart des pays du monde. En raison des précipitations intenses et d’un
couvert végétal épars, les sols sahéliens sont particulièrement touchés par
l’érosion hydrique. Le carbone organique et les éléments minéraux sont les
constituants clés de la qualité et la productivité d’un sol. La conséquence
de l’érosion hydrique sur la perte de ces constituants est essentiellement la
dégradation des sols. Cette étude a pour but d’analyser l’impact de l’érosion
sur le stock du carbone organique du sol et les éléments minéraux dissouts
dans l’eau. L’étude s’est déroulée au Nord du Burkina Faso sur des parcelles
de ruissellement de 1x1m2 installées sur différentes croûtes de surface. Les
données de l’érosion, le carbone organique et les éléments minéraux érodés
sont mesurés en 2011 sous pluie naturelle sur (i) sol cultivé dominé par les
croûtes structurales (STRU) et sur (ii) sol dégradé (sol nu) dominé par les
croûtes d’érosion (ERO), les croûtes gravillonnaires (GRAV) et les croûtes
de dessiccation (DES).
Quelque soit l’encroûtement superficiel, les stocks de carbone organique
mesuré avant la période hivernale apparaissent plus élevés dans l’horizon
superficiel à 0-10cm. La croûte ERO est celle qui présente la plus grande
quantité de carbone organique dans le sol, suivie de la croûte GRAV et
STRU avec la plus faible valeur sur la croûte DES. L’érosion hydrique affecte
de préférence le CO des sols sur croûte STRU. Le ratio d’enrichissement du
carbone dans les sédiments par rapport au carbone dans les sols cultivés est
de 1,14, alors qu’il reste inférieur à 1 (en moyenne 0,61) sur les sols dégradés. Parmi les éléments minéraux étudiés, l’Azote sous sa forme ionique
NO3- est l’élément dont la teneur est la plus importante dans l’eau de ruissellement. La variation de la teneur de N (NO3-), le P (PO43-), le Ca (Ca2+) et
Na (Na+) sur les différents types de croûte n’est pas significative. Tandis que
pour les éléments k (K+) et Mg (Mg2+) les croûtes ont un impact significatif.
Les éléments k (K+), Mg (Mg2+) et Na (Na+) sont très corrélés à la teneur en
carbone organique dans le sol et la quantité d’argile dans le sol.
L’étude a également montré que la croûte d’érosion a une plus grande capacité de conserver le carbone organique dans ses sols. La croûte de dessiccation, quant à elle, est très susceptible à la perte de carbone par érosion.
88
Pour des sols ayant les faibles teneurs en carbone organique et les faibles
quantités en argile, les teneurs en ions Mg2+ et K+ dans l’eau de ruissellement
sont les plus importantes. Tandis que la teneur en Na+ dans l’eau de ruissellement est importante lorsque la teneur en carbone organique et la proportion en argile dans le sol sont grandes. Il est à noter aussi que la matière
organique des sols de cette région subit une décomposition rapide raison
des pertes minimes de carbone sous forme particulaire et dissoute.
Mots clés : croûte de surface, érosion hydrique, carbone organique, élément
minéraux, Sahel
89
Contribution à une actualisation de l’évaluation
des ressources en eau de surface du Bénin
Zannou ARNAUD1, Crépin ZÉVOUNOU2 , Médard DAHODO2, Aurelien TOSSA1,
Jean-Bosco VODOUNOU
1 Direction Générale de l’Eau
2 Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi, Génie de l’Environnement
Auteur correspondant : [email protected]
Résumé
La présente étude a consisté à analyser les tendances dans les séries de débits
moyens annuels au Bénin suivant les périodes 1952-2009, 1952-1984, 1985-2009.
Elle s’est également consacrée à l’estimation des ressources en eau du pays en
général et l’analyse de leur dynamique spatiale. Les analyses de tendance ont été
faites par le test non paramétrique de Mann-Kendall et l’estimation des ressources
en eau est menée par une approche que nous avons développée pouvant
permettre d’établir une similitude entre nos résultats et ceux obtenus par d’autres
études antérieures. Les résultats issus du test de Mann-Kendall nous ont permis
d’observer des tendances à la baisse sur la station de Porga au Nord-Ouest suivant
les périodes de l’étude. La station de Coubéri au Nord Est affiche des tendances
à la hausse suivant la récente période selon les résultats de ce même test. Par
contre au Sud, nous avons obtenu des tendances positives dans toutes les séries
qui sont soumis à ce test. Nous avons ainsi montré que la baisse des ressources
en eau n’est pas uniformément ressentie à travers le Bénin et que les écoulements
témoignent de l’existence des poches d’augmentation et de diminution. L’estimation
desdites ressources menée par notre étude à permis de montrer que par rapport à
la période allant de 1952 à 1984, les écoulements ont augmenté de l’ordre de 8%
suivant la période récente allant de 1985 à 2009. Nos investigations ont permis
d’avoir un chiffre de 14 Milliards de mètre cube par an contre 13 milliards de mètre
cube pour l’ancienne période. Il s’est révélé qu’au Nord il y a une baisse de 24%
environs et au Sud il y a une augmentation de 18% environ. Ces modifications
de la disponibilité globale des ressources en eau peuvent être la conséquence de
la dynamique des états de surface d’une part, et d’autre part, la traduction des
changements et variabilités climatiques déjà montrés par ailleurs.
Mots clés : changement climatiques, eaux de surface, tendance, Bénin
90
Analyse multi-modèles des événements
hydroclimatiques en Afrique de l’Ouest
Moctar CAMARA1, Mamadou D. DIALLO1, Bamol A. SOW1 et Samo DIATTA1
1 Laboratoire d’Océanographie, des Sciences de l’Environnement et du Climat (LOSEC); Université de Ziguinchor ; BP 523 ; Ziguinchor ; Sénégal ; Email: [email protected]
Résumé
Ce travail a trait au diagnostic des évènements hydroclimatiques qui jouent un rôle
important sur les ressources en eau disponibles, l’agriculture et le pastoralisme
qui demeurent les piliers de l’économie des pays ouest africains et sahéliens en
particulier. Il s’agit particulièrement d’analyser la variabilité des événements de
pluie faible à exceptionnelle simulés par 9 modèles climatiques régionaux (MCR) de
l’expérience CORDEX (COordinated Regional climate Downscaling EXperiment).
CORDEX est un exercice coordonné de simulations numériques du climat futur
dont le but est de produire des scénarios de changements climatiques fiables à des
fins d’études d’impact en utilisant des MCR de dernière génération.
Introduction
Les changements climatiques (CC) résultant des émissions anthropiques de gaz
à effet de serre auront probablement une incidence sur les sociétés humaines et
les écosystèmes naturels au Sahel (IPCC 2007) d’où la nécessité d’élaborer des
projections de CC fiables dans cette région. Ces projections permettent de mesurer
la vulnérabilité de ces régions et ainsi anticiper les conséquences néfastes qui en
découleront en mettant en place des stratégies d’adaptation efficaces. Les scénarios
de CC ont été souvent réalisés à l’aide de modèles climatiques globaux (MCG) dans
cette région (Hulme et al. 2001). Cependant, leur performance est limitée par des
facteurs qui sont liés entre autres à leur résolution spatiale grossière (100-400km)
qui ne permet pas de prendre en compte les hétérogénéités de surface (variations
de la végétation, topographie complexe, etc) qui sont d’importants paramètres
physiques qui gouvernent la réponse du climat et des CC (Rummukainen, 2010).
La production de scénarios de CC à haute résolution (< 50km) sur une longue durée
(multi-centennal) dans le cadre d’expériences coordonnées requiert beaucoup de
capacités de calcul; ce qui met hors course les MCG. Ainsi, les modèles climatiques
régionaux (MCR) sont de plus en plus utilisés pour désagréger dynamiquement les
MCG afin de produire des scénarios de CC à haute résolution (Philipon et al. 2009).
C’est dans ce cadre qu’un ambitieux programme de simulation du climat présent et
futur avec des MCR a été mis en place: CORDEX. CORDEX a pour but de produire
des scénarios de CC fiables à des fins d’étude d’impact sur la plupart des terres
91
émergées de la planète en utilisant des MCR de dernière génération et aussi de
comprendre et analyser les incertitudes qui pèsent sur le climat futur (Giorgi et al.
2009). Deux types de simulation sont réalisés à savoir celles destinées à évaluer la
performance des MCR engagés (période 1989-2008) et les projections climatiques
(1951-2100) dont le but demeure la compréhension des variations du climat futur.
Données et Méthodes
Les données de pluie haute résolution (50 km) de 9 MCR du programme CORDEX
(ICTP-RegCM3, DMI-HIRHAM, CNRM-ARPEGE, UC-WRF, UQAM-CRCM5, MPIREMO, SMHI-RCA, UCT-PRECIS, KNMI-RACMO) ont été utilisées dans ce travail.
Ces MCR ont été forcés et initialisés avec les réanalyses Era-Interim (Uppala et
al. 2008). Les données de validation sont la pluviométrie du Global Precipitation
Climatology Project –GPCP (Adler et al., 2003). Deux indices climatiques
recommandés par l’Organisation Météorologique Mondiale (Peterson et al, 2001)
ont été analysés afin de caractériser la capacité des MCR à simuler les évènements
pluvieux (cumul pluviométrique journalier > 1mm/j) et exceptionnels (cumul
pluviométrique maximal enregistré en 1 jour). Le domaine d’étude correspond
à l’Afrique de l’Ouest, région comportant plusieurs zones montagneuses: les
montagnes du Fouta Djallon (10°N; 13°W), les plateaux du Jos (10°N; 7.5°E), le
Mont Cameroun (6°N; 12°E).
Résultats
La figure 1 représente la fréquence des jours pluvieux moyennée sur l’été (juin à
septembre) de 1998 à 2008. Les observations du GPCP montrent un maximum de
jours pluvieux sur les zones montagneuses, principalement sur le Fouta Djallon et au
large de celles-ci sur l’océan ainsi qu’un gradient nord-sud à l’instar de la pluviométrie
moyenne estivale (figure non montrée). Les modèles RACMO, ARPEGE, PRECIS
ainsi que les réanalyses surestiment la fréquence des jours pluvieux avec des écarts
relatifs positifs atteignant 100% sur le Golf de Guinée et le mont Cameroun. WRF
présente quant à lui un biais positif sur la zone soudano-sahélienne à l’exception
du Sahel Ouest (Sénégal en particulier) et la zone guinéenne à l’instar des modèles
REMO, HIRHAM et RCA. La moyenne des modèles présente un biais plus faible
sur la zone d’étude en comparaison des modèles pris individuellement. La pluie
correspondant à ces jours pluvieux (figure non montrée) montre que le modèle
CNRM présente un faible cumul pluviométrique journalier malgré le fait qu’il simule
un fort nombre de jours pluvieux suggérant que ce modèle simule des événements
pluvieux de faible intensité.
92
Figure 1: Nombre de jours pluvieux en été (juin-septembre) de 1998 à 2008 pour les données
(a) du GPCP et l’écart relatif par rapport aux données GPCP pour les réanalyses Era-interim (b),
les MCR (c-k) et leur moyenne (l) en pourcentage (%).
Dans le but de caractériser les événements de pluie exceptionnelle, le cumul
pluviométrique maximal enregistré sur 1 jour a été calculé et représenté sur la figure2.
Rappelons que ces évènements extrêmes sont souvent à l’origine d’inondations
et donc source de préoccupations majeures pour les populations locales. Les
observations du GPCP présentent une bande de pluie homogène sur l’Afrique de
l’Ouest avec des intensités comprises entre 20 mm/j et 40 mm/j. Les données Erainterim et le modèle ARPEGE présentent majoritairement un biais sec (anomalie
de pluie négative) sur le domaine d’étude à l’exception des régions montagneuses.
Les autres modèles présentent une structure différente des données de forçage
(réanalyses Era-interim). Cela met évidence la dispersion des modèles et donc leur
variabilité interne qui explique le fait que certains modèles simulent des structures
93
différentes des données de forçage. Les modèles REMO et HIRHAM surestiment
fortement la pluie sur la zone soudano-sahélienne et sur les régions montagneuses.
Les modèles RACMO et PRECIS simulent un biais humide (anomalie de pluie
positive) sur le Sahel. Les modèles RCA35 et la moyenne des modèles simulent un
biais humide sur la zone soudanienne et le Sud du Sahel. La moyenne des modèles
présente quant à elle un biais plus faible que la plupart des modèles.
En résumé, cette étude montre que les données de forçage influencent certes la
solution simulée par les MCR mais la variabilité interne de ces derniers n’est pas
négligeable. La moyenne des MCR améliore dans la plupart des cas la performance
des modèles pris individuellement en cohérence avec les travaux de Diallo et al
(2012). Cette analyse montre enfin que la majorité des MCR simulent de façon
réaliste les événements hydroclimatiques à l’échelle intra-saisonnière suggérant
qu’ils sont adéquats pour l’étude du climat futur. Cependant, ces modèles présentent
des biais; ce qui veut dire que l’incertitude sur le climat futur demeure encore forte
d’où la nécessité pour la communauté des utilisateurs d’en tenir compte lors d’études
d’impact utilisant ces sorties de modèles.
Bibliographie
Adler, R. F., et al, 2003: The version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) monthly
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94
Figure 2: Cumul pluviométrique maximal enregistré sur 1 jour en été de 1998 à 2008 pour les
données du (a) GPCP (en mm/j) et l’écart par aux données GPCP pour les réanalyses Erainterim (b), les MCR (c-k) et leur moyenne (l) en mm/j.
95
Étude du fonctionnement hydrologique
des bas-fonds de Alahe-Centre et de Dogbanlin au Sud Bénin
Auteurs : Mathias A. TIDJANIa, P.B. Irénikatché AKPONIKPEa.
Auteur de correspondance : Mathias A. TIDJANI ; BP : 290 CETA Natitingou ;
E-mail : [email protected] ; Tél : (+229) 66695610 ou (+229) 64810024.
Résumé
Jadis considérés comme des zones marginales du fait des contraintes liées à leur
exploitation, les bas-fonds constituent dans le contexte actuel des changements
climatiques un atout agricole important dont la mise en valeur optimale pour l’atteinte
de la sécurité alimentaire et la réduction de la pauvreté est principalement fonction de
la maîtrise et de la gestion rationnelle des ressources hydriques. La présente étude
réalisée au Sud-Bénin a pour objectif l’étude du fonctionnement hydrologique des
bas-fonds de Alahè-centre et de Dogbanlin en vue d’une meilleure compréhension
des composantes locales du cycle de l’eau, connaissance indispensable pour
un aménagement durable de ces écosystèmes. Pour atteindre cet objectif, un
dispositif expérimental a été mis en place sur chaque bas-fond pour le suivi de
la dynamique des eaux de surface (pluie, infiltration, évaporation, écoulement,
limnimétrie, perméabilité, érosion) et des eaux souterraines (piézométrie) pendant
une saison pluvieuse complète (Mai - décembre 2012). Des enquêtes réalisées
auprès des producteurs ont permis de collecter les données socio-économiques sur
les connaissances endogènes du fonctionnement hydrologique des bas-fonds. Les
résultats obtenus montrent que les sources d’alimentation en eau des bas-fonds
étudiés sont multiples (pluie, rivière Zagbo, nappe phréatique et source résurgente).
La dynamique de la nappe connaît des variations spatiales et temporelles, mais
réagit très faiblement aux épisodes pluvieux contrairement aux eaux de surface
qui repondent favorablement aux précipitations à travers une élévation du niveau
des basses eaux. Les sols des bas-fonds sont peu perméables et pauvres en
éléments minéraux. L’analyse des données révèle également des interrelations
entre le système de mise en valeur, le fonctionnement hydrologique des bas-fonds
et l’hydrodynamique des sols et des états de surfaces de ces écosystèmes. Les
modes de gestion des bas-fonds tendent à diminuer le niveau des eaux de surface
et les débits observés au niveau des lits mineurs. Cette diminution du débit dans
les zones aménagées favorise l’augmentation de l’infiltration et contribue à une
meilleure recharge de la nappe, conditions somme toute favorable à la production
rizicole en saison pluvieuse et au maraîchage en période de contre saison.
Mots clés : bas-fonds, fonctionnement hydrologique, Bénin, changements
climatiques.
96
Fonctionnement hydrodynamique du lac Nokoué (Bénin)
HOUNGUE R.1, LAWIN A. E.1, AFOUDA A1. And MAMA D.1
1 Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA), Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey – Calavi,
01 BP 4521 Cotonou, Benin, e-mail: [email protected]
Résumé
Les inondations récurrentes dans la ville de Cotonou au Bénin, suite aux débordements
du lac Nokoué, imposent une revisite du fonctionnement hydrodynamique de ce
lac. La présente étude s’est donc fixé pour objectif d’analyser le fonctionnement
hydrodynamique du lac Nokoué au regard de la variabilité des apports d’eau douce
dus à l’écoulement du fleuve Ouémé et de la rivière Sô, puis des apports pluvieux
et des apports d’eau marine compte tenu de son contact avec l’océan Atlantique.
Une approche mathématique introduisant les équations stochastiques a été mise
en œuvre pour décrire le caractère aléatoire de l’évolution des cotes dans le lac
Nokoué. Il en résulte une proposition de formulation de la probabilité d’occurrence
d’une cote donnée dans le lac. Cette relation pourrait servir dans la prévision des
inondations à Cotonou.
Mots clés : fonctionnement hydrodynamique, équations stochastiques, lac Nokoué.
Introduction
Le Bénin, comme la plupart des pays de l’Afrique de l’ouest, est sujet à une
variabilité pluviométrique de plus en plus marquée, à l’échelle annuelle, par une
tendance générale à la baisse et l’augmentation de la fréquence des années
extrêmement déficitaires ou extrêmement excédentaires. Ces modifications du
régime pluviométrique ont entraîné, dans le sud du Bénin, et notamment à Cotonou,
l’augmentation de la fréquence des fortes pluies produisant des inondations, avec
pour corolaire, la recrudescence des maladies d’origine hydrique, des pertes
en vie humaine, la destruction des habitations et des infrastructures socio –
communautaires. En 2010 par exemple, les inondations ont fait à Cotonou 680 000
sinistrés sans abris et 46 morts. Ces inondations ont eu, un impact financier de près
127.1 milliards de FCFA (PNUD, 2010). L’absence d’une politique cohérente de
gestion des terres, du sol et des ressources connexes et la non mise en œuvre de la
Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) favorisent fortement l’occupation
anarchique des terres et plans d’eau et par suite l’exploitation non réglementée de
ceux-ci. Le présent travail se justifie compte tenu du poids démographique de la
ville de Cotonou (10%) par rapport à la population totale du Bénin en 2002 (INSAE,
2002). Il urge alors d’étudier le fonctionnement hydrodynamique du lac en tenant
compte des sources d’apport et des sortie des eaux, des effets de turbidité, de
salinité et de densité de part sa communication avec l’Océan Atlantique par le biais
du chenal de Cotonou ; d’où l’intérêt de la présente étude.
97
Données et Méthodes
▪▪ Données utilisées
Les données utilisées dans le présent travail concernent essentiellement l’occupation du sol dans les environs du lac en août 1994 puis en février 2008 et sa profondeur du lac en juillet et Novembre 2011 puis en Février et Mars 2012.
▪▪ Traitement des données
Dans un premier temps, l’approche géostatistique (Matheron, 1965, 1971) est
implémentée pour analyser la variabilité spatiale de la bathymétrie du lac. Après
modélisation du variogramme, le krigeage ordinaire est mis en œuvre pour obtenir
une vision cartographique de la bathymétrie avec l’outil de spatialisation surfer.
Par la suite, nous avons introduit dans la description mathématique du fonctionnement
hydrodynamique du lac, basée sur les équations de Navier – Stocks et de Saint
Venant, des contraintes anthropiques et les effets de turbulence.
Résultats
L’analyse diachronique des images satellitaires (Fig. 1 et 2) a permis de constater
que l’utilisation des Acadja (sorte de récif artificiel fait d’amas de fagots de
branchages, capable de produire de 4 à 20 tonnes de poissons par hectare et par
an) s’est accrue de 1994 à 2008. La décomposition et le dépôt des Acadja induisent
le comblement du lac et par conséquent la réduction progressive de sa profondeur.
De même l’espace habité s’est considérablement étendu pendant cette période.
Tout ceci entraine un étalement rapide des eaux en surface en périodes de crues.
Figure 1: Carte d’occupation du lac en Aout 1994 (à gauche : image Landsat) et en Février 2008 (à
droite : image SPOT 5)
Nous avons ensuite établi les cartes bathymétriques (fig. 3, 5, 7 et 9) à différentes
périodes compte tenue des données disponibles.
98
a)
Février 2012
b) Mars 2012
Figure 2 : Bathymétrie du lac
Latitude (m)
5000m
1.7
1.5
1.3
1.1
713000
0.9
3
0m 5000m
718000
Latitude (m)
0m
718000
2.6
2.2
1.8
713000
1.4
1
0.7
430000
435000
445000
0.2
430000
0.3
435000
440000
445000
Longitude (m)
Longitude (m)
c) Juillet 2011
d) Novembre 2011
717000
717000
Latitude (m)
Latitude (m)
440000
0.6
708000
0.5
708000
712000
712000
707000
707000
430000
435000
440000
445000
430000
Longitude (m)
435000
440000
445000
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
Longitude (m)
Les cartes bathymétriques a) et b) montrent des valeurs de cotes relativement
faibles, en moyenne de 1,5 m et ces valeurs sont concentrées au centre du lac. La
carte c) montre des valeurs supérieures à 2 m au centre mais aussi des cotes de 3
m à l’Ouest du lac ce qui s’explique par l’entrée des eaux de l’Ouémé. La carte d)
quant à elle montre des valeurs variant entre 2,5 et 3 m distribuées dans toutes les
régions du lac. Les apports d’eau dans le lac donc varient en fonction des saisons.
En basses eaux, il n’y a pas d’apport remarquables tandis qu’en Mars, nous remarquons les apports eaux marines. En Juillet, les apports d’eau douce de l’Ouémé
se font ressentir au Nord Ouest et en Novembre les apports tant marin, pluviale et
fluviale se font et donc le volume du lac croit et par conséquent, il y a étalement
rapide des eaux en surface. Ceci explique la circulation des masses d’eaux à l’intérieur du lac.
Le tableau suivant présente les volumes et surfaces du lac calculés à partir des
cartes bathymétriques précédemment établies.
De ce tableau nous déduisons que, pendant la période de basses eaux (Février et
Mars) une différence de volume de 117 Mm3 provoque un étalement en surface de
0,128 km2 et les cotes varient de 0 à 2m. De même, pendant la période de hautes
Juillet 2011
Novembre 2011
Février 2012
Mars 2012
Volume (Million
de m3)
274. 556
399. 028
125. 508
242. 148
Surface (km2)
167. 076
172. 608
172.736
177. 826
Tableau 1 : Le volume du lac et sa surface pendant les périodes de données disponibles
99
eaux (Juillet et Novembre) 124 Mm3 provoquent un étalement en surface de 10,75
km2 et les cotes varient de 0 à 3 m. La capacité de rétention du lac est en réduction
progressive.
Partant des équations de Saint Venant et en appliquant les hypothèses simplificatrices
compte tenue du milieu physique nous obtenons des expressions des cotes et des vitesses
Z = h cos(ωt − kx ) + Cst


cette équation contient beaucoup
cos(ωt − kx ) + Cst


H a0
d’écoulement comme suit : 
h
V=
d’inconnues. Ainsi pour mieux approcher le caractère aléatoire du phénomène nous avons
proposé l’introduction des équations stochastiques qui nous a permis d’obtenir la probabilité
d’occurrence P =
α 2
2 C1 
1
Z −  + C e−σ 2 Z d’une certaine cote observée.

2
σ  2
Conclusion
Cette étude nous a permis de décrire l’hydrodynamique du lac Nokoué compte tenue
du changement climatique. La capacité du réservoir eau du lac est en réduction
progressive compte tenue de la prolifération des Acadja et de l’accroissement de
l’occupation des terres en bordure. En effet, dans les équations hydrodynamiques
utilisées, les apports pluvieux ont été pris en compte. L’introduction des équations
stochastiques nous a permis de proposer une probabilité d’occurrence des cotes
dans le lac et qui pourrait aider dans une prévision future.
Références
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100
Etude du comportement hydrodynamique des différents
sols nonanthropisés de la plaine du Bas-Chéliff
par simulation de pluies
MOKHTARI Djamel Eddine1-2; DOUAOUI Abdelkader3; ACHIT Mohammed2.
1 Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene, BP 32 El Alia 16111 Bab Ezzouar Alger.
Email : [email protected]
2 Université Hassiba Benbouali de Chlef, Hay Es-Salem, 19 route nationale, 02000 Chlef, Algérie. Laboratoire
Bioressources naturelles locales
3 Université de Khémis Miliana, Laboratoire eau-roche-plantes. Email: [email protected]
Résumé
Situer à 220 km de l’Ouest d’Alger, la plaine du Bas-Chéliff s’étend sur plus de 50000
ha et soufre de graves problèmes de dégradation de ses sols. Cette dégradation
qui est due essentiellement à la salinisation des sols (Douaoui, 2005 ; Douaoui et
al., 2006 ; Douaoui et al., 2010 Mokhtari et al., 2012) se traduit en surface par de
forte sensibilité à l’érosion hydrique, au ruissellement, à l’encroûtement de surface,
et favorisant une diminution de la capacité d’infiltration.
L’objectif de ce travail est d’étudier le comportement hydrodynamique des différents
sols non anthropisés de la plaine du Bas-Chéliff. Les essais ont été menés sur des
parcelles expérimentaux de (0.30 x 0.44) m2, en utilisant le simulateur de pluie
d’ORSTOM avec une intensité choisie de manière à se rapprocher le plus possible
des averses naturelles caractéristiques de la région.
L’analyse en composante principale (ACP) des résultats a permis de faire ressortir
différents comportements hydrodynamiques variant d’un sol à un autre, et porte
également sur les relations entre l’infiltrabilité des sols (évaluée par simulation de
pluie sur sols initialement sec et humide) et leurs propriétés physicochimiques (mesurées au laboratoire).
Mots clés : Bas-Cheliff ; paramètres hydrodynamiques ; simulation de pluies ; sols
non anthropisés.
101
Three-dimensional numerical simulation of the suspended
sediment transport in Lake Taabo, Côte d’Ivoire
Kouakou Lazare KOUASSI1, Tomonori SAITA2, Kouassi Innocent KOUAME3,
Martin SANCHEZ ANGULO4, Toshımıtsu KOMATSU5 and Kouamé AKA6
1 Centre de Recherche en Ecologie, Université Jean Lorougnon Guédé, 08 BP 109 Abidjan 08 (Côte d’Ivoire) ;
[email protected]
2 KagoshimaUniversity, Japan, [email protected]
3 Université Nangui Abrogoua, Abidjan, Côte d’Ivoire, [email protected]
4 Laboratoire de Planétologie et Géodynamique, Université de Nantes, Faculté des Sciences et des Techniques,
[email protected]
5 Kyushu University, Japan, [email protected]
6 Université Félix-HOUPHOUET-BOIGNY, Abidjan, [email protected]
Abstract
In Côte d’Ivoire, most of the reservoirs constructed to improve water supply,
electricity, agriculture and cattle no longer work because of silt deposits or
euthrophication. This study aims at modeling the hydro-sedimentary functioning of Lake Taabo in order to understand the sedimentation phenomena
taking place.
Based on a bathymetry survey, suspended sediment concentrations and discharges
data, the three-dimensional Princeton Ocean Model (POM) has been adapted to
simulate the hydrodynamics, the spatial and temporal distribution of the deposition
and the physico-chemical parameter in Lake Taabo.
Simulated results indicated that the model could correctly forecast several parameters such as the water depths, the surface elevation, the current velocities, the
deposition and the erosion rate and the net sedimentation. It could give also the
vertical profiles of the temperature, the suspended sediment concentrations and the
settling velocities.
The various scenarios of simulation indicated that Lake Taabo is subjected to
annual deposits with thicknesses ranging between 7 and 58 mm. The highest thicknesses were observed in the vicinity of the spillway and the power
intake.
Keywords : hydrology, sediment transport, sedimentation, numerical modelling, Lake Taabo
102
Modeling groundwater pollution transport :
difficulties and cures
D. VIDOVIĆ1
1Jaroslav Černi Institute, Jaroslava Černog 80, 11226 Pinosava, Belgrade, Serbia
(email: [email protected])
Many groundwater models give inaccurate or unphysical result, or fail to produce
any solution. The reason is often that the underlying numerical methods violate
certain properties of physical solutions, such as the maximum principle or the mass
conservation. To identify and cure problems that a model exhibits, engineers need
to be aware of these properties and possible consequences of their violation.
Modeling groundwater pollution transport involves solving two partial differential
equations – the groundwater equation, expressing the pressure balance, and a
transport equation, describing in the first place advection, dispersion, and diffusion
of the pollutant. Additional terms may be added in order to model other physical
phenomena, such as chemical reactions.
Approximate solutions may suffer from some of the following problems :
1) Non-physical oscillations and negative concentrations;
2) Convergence difficulties;
3) Poor mass balance;
4) In the presence of the strong anisotropy, the solution is way off.
Non-physical oscillations are violations of a mathematical law called the maximum
principle, which guarantees that a physical quantity will stay within the bounds
determined by the boundary and the initial values. If polluted river water is infiltrated
into the ground then it is intuitively clear that the pollutant concentration in the
groundwater must be between zero and the concentration in the river, in the absence
of other pollution sources. It is also clear that the hydraulic head at any location
between a river and a well is between the hydraulic heads in the river and in the
well. These are examples of the maximum principle. If an oscillation appears in
the solution and it is not a consequence of an external influence such as a source,
sink, or a chemical reaction, then the maximum principle is violated. Few numerical
methods respect this principle, possibly leading to negative or unphysically high
concentrations. This is especially a problem if the model also simulates chemical
reactions.
Advection discretizations that guarantee that the approximate solution respects the
maximum principle have already been in use for six decades. The simplest and
the most commonly found such discretization is the upwind discretization (Courant,
1952).
103
It has a drawback that it creates lots of artificial diffusion. There is a large family of
more accurate and less diffusive advection discretization methods, often referred to
as upwind biased methods. Using the technique called flux limiting, the maximum
principle is enforced (Hirsch, 1990). Even more accurate, though also more
computationally expensive, are the ENO schemes (Harten, 1987).
In subsurface flows trhough anisotropic discontinuous environment, the secondorder terms (commonly reffered to as diffusion terms, though they do not necessarily
represent the physical diffusion) can also cause maximum principle violations.
Linear finite element diffusion discretization respects the maximum principle only
under severe mesh restrictions which are difficult to comply to in practice. Classical
finite volume methods also do not respect the maximum principle. Finite differences
do not produce unphysical oscillations and are second order accurate only in
isotropic environments. Several non-linear finite volume methods that do respect
the maximum principle even on severely distorted grids and in strongly anisotropic
environment have been developed in the last decade (Bertolazzi, 2005; Danilov,
2009; Droniou, 2011; Vidović, 2011; Vidović, 2013).
If a modeling tool that respects the maximum principle is not available, one should
bear in mind that oscillations are usually amplified by strong gradients, material
discontinuities, and strong anisotropy. If these can be smoothed out, the solution
can usually be improved. Refining the grid or reducing the time step may help as
well.
Discretization of these non-linear partial differential equations results in a non-linear
algebraic system of equations which must be solved by an approximate iterative
method. In a variably saturated environment the groundwater equation becomes
strongly non-linear (the so-called Richards equation). Non-linear algebraic systems
resulting from Richards equation are typically very difficult to solve accurately. The
reason is that the saturation varies sharply within the capillary fringe, while being
practically constant in other regions.
Two classes of methods most commonly used to solve these algebraic systems are
the fixed-point iterations, also known as Picard method, and the Newton method.
The later require less iterations but a single iteration is more expensive. If the time
step is too large, none of these methods works. Newton methods require shorter
time steps, but there is a fix called the line search (Box, 1969) which allows Newton
methods to work with significantly longer time steps. With this fix, Newton methods
are usually more efficient than the fixed point iterations.
If the time step is smaller, the convergence is more easily achieved. Some codes
have automatic time step control mechanisms. However, to achieve convergence
the time step may have be so small that the computation is not feasible. Mesh
refinement does not solve this problem - on the contrary, it makes it worse.
If the convergence stalls, often the only choice is to stop Picard iterations and accept
the partially converged solution. Such solution may be used to gain an impression
of the overall flow, but one should be aware that the mass balance is probably very
104
poor, that the maximum principle may be severely violated, and consequently that
the solution in any particular point is unreliable. Automatic parameter estimation
tools such as Pest require that the convergence is reached to a higher precision
then what is commonly needed in the engineering practice.
Finite volume methods guarantee that the flux discretization is conservative, so it
does not produce any mass balance error. This is not so with the finite elements.
The algebraic system is solved only approximately, but the mass balance error
introduced by this approximation is comparatively small. The most common source
of large mass balance errors in variably saturated models is the discretization of the
temporal term and/or the lack of convergence.
The saturation plays a role in the time term and it needs to be extrapolated in time if
fixed point iterations are used. This is difficult if the saturation varies from dry to fully
saturated conditions in just one time step. A cure for this problem has been invented
(Celia, 1990). If a conservative implementation of the time term is not available,
reducing the time step helps.
Another seemingly minor problem that has a decisive influence on the accuracy
of unsaturated flow simulations is the way the relative conductivity is interpolated
between nodes. All standard averages may lead to inaccurate results, maximum
principle violations, or convergence problems in some of the three main flow regimes
– infiltration, capillary rise, and drainage (Haverkamp, 1979). In the last two decades
several complex averaging methods have been invented that depend on the flow
regime and give accurate results (Baker, 2006; Szymkiewicz, 2009). If these are not
available, refining the grid should help.
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Comp. Phys (2013), accepted with revisions
106
Analyse de la dynamique régionale et temporelle
des séries hydrométriques récentes au Bénin :
ajustement des lois et recherche de tendance.
Médard DAHODO1; Arnaud B.ZANNOU2; Crépin ZEVOUNOU1;
Emmanuel A.LAWIN3; Thomas GBAGUIDI1
1 Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi, Génie de l’environnement
2 Direction Générale de l’eau
3 Laboratoire d’hydrologie Appliquée/ FAST
Auteur correspondant : [email protected]
Résumé
Cette étude a porté sur la recherche de tendance dans les séries hydrométriques
récentes dans un contexte de changement climatique où les ressources en eau sont
énormément perturbées. Elle a pour cadre le Bénin, un pays de la zone intertropicale,
sous l’influence de deux types de climat suivant deux grandes régions : le Nord avec
un climat Soudanien et le sud avec un climat subéquatorial. Les séries analysées
sont issues de quatre stations hydrométriques dont deux situées au Nord à savoir
Coubéri et Porga puis deux situées au Sud à savoir Bonou et Athiémé. Sur ces
séries, il a été procédé à l’ajustement des lois par la méthode des moments et la
sélection de la loi du meilleur ajustement par le test d’Enderson. Les paramètres
calés pour la loi du meilleur ajustement choisie sont comparés entre les périodes
par le test de Wilcoxon. Les tendances dans les différentes séries sont analysées
par le test de Mann-Kendall. Nos résultats montrent que la loi de Goodrich est celle
qui s’ajuste le mieux sur les séries analysées. Sur une même station, un même
paramètre de cette loi ne diffère pas significativement d’une période à une autre au
seuil de 5%. Ainsi les changements intervenus dans les séries de deux différentes
périodes ne sont pas statistiquement significatifs. Nous avons trouvé que les
ressources en eau de surface écoulées aux stations hydrométriques du Sud Bénin
affichent des tendances à la hausse suivant les périodes 1952-2009 et 1985-2009.
Au niveau des stations hydrométriques du Nord, les tendances sont observées à la
baisse sur la période 1952-2009. Les régimes des cours d’eau dans ces différentes
régions du pays se trouvent donc perturbés : on assiste à des cas de tarissement
des cours d’eau jadis pérennes et à des cas de débordement de certains cours
d’eau ; engendrant des conséquences néfastes pour les riverains.
107
Schéma d’aménagement optimal du fleuve Oueme au Bénin :
Actualisation des bases hydrologiques pour le
dimensionnement des trois barrages multifonctions
TOKPON M.S.1., ZANNOU A.1 and AFOUDA A1.
1 Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA), Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey – Calavi,
01 BP 4521 Cotonou, Benin, E-mail : [email protected]
Résumé
De nos jours, la montée du coût des énergies fossiles fait que plusieurs états font
recours à l’hydroélectricité qui donne en même temps la possibilité d’exploiter
le barrage à d’autre fin comme l’approvisionnement en eau potable l’irrigation,
l’aquaculture, le tourisme etc. De plus la construction des barrages permettra de
répondre à la question de la régularisation des volumes d’eau drainée au sud du
Bénin afin de limiter les inondations.
La présente étude préconise l’aménagement prioritaire de trois barrages
hydroélectriques du trois des huit sites du fleuve Ouémé à savoir : le site de Dogobis Vossa et Bétérou
Ces sites avaient été choisis par les études de Coyne/Bellier et EDF en 1992
en prenant compte entre autre, de l’optimisation du coût de production du kwh
d’énergie électrique et de la minimisation des conséquences environnementales et
sociales néfastes.
Comme objectifs spécifiques nous aurons à :
Réévaluer les débits maximaux fréquentiels, les apports moyens fréquentiels pour
la détermination des cotes RN.
Nous avons utilisé les débits moyens annuels et les débits journaliers maximaux
annuels des années 1952 à 2010 des stations hydrométriques de Bétérou, Atchakpa
et Bonou.
Après avoir estimé les données sur les sites de barrage, nous avons passé au
traitement de ces données. Les débits moyens annuels ont été ajustés par la loi
des fuites et les débits journaliers maximaux annuels par la loi logistiques afin de
déterminer les valeurs fréquentiels et cotes RN.
Sur le site de Dogo-bis la valeur de cette cote est 97m même valeur que celle
trouvée par les études de Coyne/Bellier et EDF en 1992. Ce résultat est aussi
conforme à celui trouvé par les travaux du groupe SINOHYDRO
108
Sur le site de Vossa la valeur de la cote est revue à la baisse de 5m soit 190m
contre 195m trouvée par les études de Coyne/Bellier et EDF en 1992.
Sur le site de Bétérou la valeur de la cote est revue à la baisse de 2m soit 273m
contre 275m trouvée par les études de Coyne/Bellier et EDF en 1992.
Notons aussi que la valeur de la crue décamillénale pour le dimensionnement de
l’évacuateur de crue est surestimée par les travaux de Coyne/Bellier et EDF en
1992. Cette surestimation est de l’ordre de 16,5% à Bétérou, 18,28% à Vossa et
20,87 à Dogo-bis.
Abstract
Nowadays, the rise of the cost of the fossil energies made that several states make
resort to the hydroelectricity that gives the possibility at the same time to exploit the
dam at other end as provision in drinking water the irrigation, the aquaculture, the
tourism etc.
Besides the construction of the dams will permit to answer the question of the
regularization of the water volumes drained to the south of Benin in order to limit the
floodings.
The present survey recommends the planning important of three hydroelectric dams
of the three of the eight sites of the Ouémé stream to know:
The site of Dogo – bis (township of Kétou and Dassa-Zoumé), the site of Vossa
(township of Ouèssè and Glazoué) and the one of Bétérou (township of Tchaourou).
These sites had been chosen by studies of Coyne/Bellier and EDFS in 1992 while
taking account between other, of the optimization of the cost of production of the
kwh of electric energy and the ominous environmental and social consequence
minimization.
As specific objectives we will have to:
Reappraisal of the frequential maxima contributions on the three sites.
Reappraisal of the contributions fréquential middles for the determination of the RN
ratings.
For the realization of our objectives we used three types of data collected to the
General Direction of water (data base of the national hydrometrical network,
managed by the service of the hydrology) to know:
After having estimated the data on the sites of dam, we passed to the treatment of
these data. The yearly middle contributions have been adjusted by the law of the
flights and the yearly maximal daily debits by the law logistics in order to determine
the frequential values and RN ratings.
109
On the site of Dogo - bis the value of this rating is 97m same value that the one
found by studies of Coyne/Bellier and EDFS in 1992. This result is as compliant to
the one found by the works of the SINOHYDRO group in 2012 in the setting of the
planning of Dogo -bis.
On the site of Vossa the value of the rating is reviewed to the decrease of 5m either
190m against 195m found by studies of Coyne/Bellier and EDFS in 1992.
On the site of Bétérou the value of the rating is reviewed to the decrease of 2m
either 273 m against 275m found by studies of Coyne/Bellier and EDFS in 1992.
Also note that the value of the rise in the water decamillenium level for the
dimensionality of the rise in the water evacuator level is overestimated by the works
of Coyne/Bellier and EDFS in 1992. This overestimate is the order of 16,5% in
Bétérou, 18,28% to Vossa and 20,87 to Dogo - bis.
This reappraisal will permit to avoid to have thick dams that can be will be filled
never.
Introduction
Le développement économique et social que connait aujourd’hui le monde est
aussi dû à l’exploitation des barrages à partir desquels l’eau potable et l’énergie
ont été produites ; l’industrie, le transport, l’agriculture, l’élevage et la pêche
ont été développés et des cours d’eau régulés. Malgré ces avantages tirés des
barrages, certains ont laissé des impacts écologiques et socioéconomiques
négatifs, provoquant ainsi le soulèvement des populations et des groupes affectés,
à cause de non prise en compte de tous les aspects requis pour le bien-être socioéconomique et environnemental profitable aux générations actuelles et futures.
C’est ce qui a poussé depuis 1984, la CEB a identifié 35 sites potentiels de centrale
hydro-électrique au Bénin. (Zannou et al, 2012) dont trois font l’objet de notre étude.
Méthodologie
Après avoir ajusté les débit nous avons estimé les et puis les cote RN
 La loi des fuites pour les apports moyens
𝝀𝝀𝒊𝒊+𝟏𝟏
𝒖𝒖𝒋𝒋
𝒊𝒊
𝑭𝑭(𝒙𝒙) = 𝒆𝒆−𝝀𝝀 × 𝒆𝒆−𝒖𝒖 ∑∞
𝒊𝒊=𝟎𝟎 (𝒊𝒊+𝟏𝟏)! ∑𝒋𝒋=𝟎𝟎 𝒋𝒋!
 La loi logistique pour les apports maximaux
La densité est :𝒇𝒇(𝒙𝒙) =
𝒆𝒆
𝒙𝒙−µ
−
𝒔𝒔
𝒔𝒔�𝟏𝟏+𝒆𝒆
𝒙𝒙−µ 𝟐𝟐
−
𝒔𝒔 �
110
Apport_Vossa (10^6 m^3)
Apports_Dogo-bis (10^6 m^3)
14000
5000
Apport_actualisés
8000
Apports_CB&EDFDogo-bis
6000
4000
2000
6000
Apport_actualisés
4000
Apports_CB&EDF
2000
Apports
8000
12000
10000
apports
Apports
Apports_Bétérou (10^6 m^3)
6000
10000
16000
4000
100-s 50-s
20-s
10-s
2-s
10-h
20-h
1000
0
100-s 50-s
50-h 100-h
20-s
10-s
2-s
10-h
20-h
100-s
50-h 100-h
50-s
20-s
10-s
2-s
10-h
20-h
50-h
100-h
Période_de_retour
Période_de_retour
Période_de_retour
Figure : Bétérou
Apports_CB&EDF
2000
0
0
Apport_actualisés
3000
Figure : Vossa
Figure : Dogo-bis
Discussion : la différence entre les apports moyens annuels fréquentiels trouvés par
notre travail et ceux trouvés par les travaux de Coyne/Bellier et EDF est remarquable
ce qui montre les effets du changement climatique sur le dimensionnement des
ouvrages.
Estimation des débits journaliers maximaux annuels fréquentiels aux sites
de barrage par la loi Logistique.
1600
1200
1000
Q_Bétérou_CB&EDF
800
Q_Bétérou_actualisé
600
Débits (m3/s)
Débits (m3/s)
1400
400
3500
7000
3000
6000
2500
2000
Q_vossa_CB&EDF
1500
Q_Vossa_actualisé
1000
200
500
0
0
10
50
100
1000
10000
Période de retour (années)
Figure : Bétérou
Débits (m3/s)
1800
5000
4000
Q_Dogo-Bis_CB&EDF
3000
Q_Dogo-Bis_actualisé
2000
1000
10
50
100
1000
10000
Période de retour (années)
0
10
50
100
1000
10000
Période de retour (années)
Figure : Vossa
Figure : Dogo-bis
Discussion : La valeur de la crue du projet décamillénale (10000 ans) conditionne
le dimensionnement de l’évacuateur de crue. Les chiffres des travaux de Coyne /
Beellier et EDF en 1992 surestiment les évacuateurs actuels comme le montre les
graphiques. Cette surestimation est de l’ordre de 16,5% à Bétérou, 18,28% à
Vossa et 20,87% à Dogo-bis.
Sites
Bétérou
Capacité à retenir 1870
(millions de m3)
Cote RN (M)
273
Vossa
2320
Dogo-bis
1740
190
97
Conclusion
Par ce travail mon pays le Bénin non seulement moins dépenser pour les barrages
qui peut être ne seront jamais remplis mais le travail permet aussi de voir les effets
du changement climatiques
Références bibliographiques
[1] Coyne/Bellier et EDF, 1992, Etude de faisabilité de Kétou dans le cadre de l’aménagement
hydroélectrique optimal du fleuve Ouémé, Rapport Final, Communauté Electrique du Bénin, Tomes
1, 2, 3.
[2] Zannou A.,Yabi., Yergo A., Agbakou V., Tossa A., Adimi S., Bio Sanda H., GomihoueJ.,Tokpon
M.S., et Aballo S, 2012, Rapport provisoire sur l’aménagement des grands barrages hydroelectrique
multifonctions sur le fleuve Ouémé dans le cadre de la GIRE au Bénin,55p.
Mots clés : changements climatiques, eaux de surface, Lois statistiques, tendances,
République du Bénin.
111
Tests de plusieurs versions d’un modèle hydrologique
dans un contexte de changement global
J.-E. PATUREL1,2, A ; ABBA2, S. A. BADAOUI2, K. DAO2, T. HEBRARD2,3, O.
KAFANDO2, A. KOUSSE2, J. OUÉDRAOGO2, L. OUÉDRAOGO2, S. OUERMI2, F.
ROUAMBA2
1 IRD/HSM – case MSE - pl. E. Bataillon – 34095 Montpellier Cedex 5 – France
2 2iE - Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - Burkina Faso
3 POLYTECH Montpellier - CC 419 - Place Eugène Bataillon - 34095 Montpellier Cedex 5
Correspondant : [email protected]
Résumé
Le travail présenté propose une première analyse/comparaison de résultats de trois
versions du modèle GR2M du CEMAGREF. Il se base sur les tests proposés par
Klemeš qui a proposé un schéma de vérification des modèles hydrologiques pour
tenter de répondre au problème de la transposabilité d’un modèle. Cinq bassins
d’Afrique de l’Ouest qui ont connu un changement global (changement climatique
et d’origine anthropique) sont ainsi testés. Les résultats montrent l’opposition nette
entre les périodes avant et après 1970 mais aussi entre le bassin du Nakanbé et le
bassin du Bani. Les résultats suggèrent une transposabilité d’un modèle plutôt sur
des critères de proximité que sur d’autres critères. Cela reste cependant à confirmer
en appliquant le même schéma sur un plus grand nombre de bassins.
Introduction
Le terme changement global englobe le changement climatique, mais aussi les
autres changements d’origine anthropique ayant des conséquences globales. Dans
ce contexte, il est nécessaire de s’appuyer sur des modèles hydrologiques robustes
afin d’estimer les ressource en eau. Cela est important en particulier dans les pays
qui fondent leur développement économique principalement sur une agriculture
pluviale comme les pays sahéliens.
Klemeš (1986) a proposé un schéma de vérification des modèles hydrologiques
qui tente de répondre au problème de la transposabilité d’un modèle, d’un lieu
géographique à un autre, d’un type d’occupation du sol à un autre, d’un type de climat
à un autre. Pour le résoudre, il propose une méthodologie de tests des simulations
hydrologiques des modèles : split-sample test, proxy-basin test, differential splitsample test, proxy-basin split-sample test.
D’après Klemeš, le “differential split-sample test” est requis pour simuler des
écoulements d’un bassin sous des conditions données différentes de celles des
données qui ont servi au calage ; le « proxy-basin differential split-sample test » vérifie
ce que toute modélisation hydrologique vise : estimer l’impact d’un changement
112
global dans une région où aucune mesure d’écoulement n’existe.
Ce papier étudie les performances de plusieurs versions du modèle hydrologique
GR2M, modèle global conceptuel au pas de temps mensuel en appliquant ces
deux tests.
Matériel et méthodes
Modèle
Le modèle hydrologique testé est un modèle conceptuel qui fonctionne au pas
de temps mensuel et qui peut se décliner sous plusieurs formes : Mouelhi à 2
paramètres (ML), Makhlouf à 2 ou 3 paramètres (MK2, MK3).
Zone d’étude et données
Le fleuve Bani est le plus important affluent du fleuve Niger dans sa partie supérieure,
en amont du Delta Intérieur du Niger ; le fleuve Nakanbé est une des Voltas qui
draine le bassin de la Volta au Burkina Faso.
Les tableaux 1 et 2 recensent certaines caractéristiques des cinq sous-bassins
testés. On se rend compte de la nette opposition climatique et hydrologique entre le
bassin du Nakanbé et le bassin du Bani.
Bassin
Fleuve / Bassin
Superficie
Période
(km²)
Pluie
(mm)
Ecoulement
(m3/s)
Coef ecoult
annuel (%)
Moy.
Ect.
Moy.
Ect
Moy.
139
402
258
11.2 6.2
Ect
Douna
Bani / Niger
101 324
1950-2003
1055
Dioila
Baoulé / Niger
32 464
1954-2006
1066
135
105
76
9.1
Bougouni
Baoulé / Niger
15 231
1957-2006
1130
141
82
43
14.4 6.2
Pankourou
Bagoé / Niger
31 069
1957-2006
1101
136
160
104
13.9 8.0
Wayen
Nakanbé / Volta
20 159
1965-1998
622
89
11
8
2.7
5.3
1.7
Tableau 1 : description des bassins testés (Moy : moyenne ; Ect : écart-type)
Bassin
Avant 1970
Après 1970
Pluie (mm)
Mod.
(m3/s)
Coef
eclt
(%)
Lacune
eclt (%)
Pluie
(mm)
Mod.
(m3/s)
Coef eclt
(%)
Lacune eclt
(%)
Douna
1184
679
18.0
10.0
979
217
6.7
20.6
Dioila
1201
248
19.0
68.8
1008 76
7.1
32.4
Bougouni
1277
139
22.7
38.5
1078 63
11.8
32.4
Pankourou
Wayen
1236
714
283
4
23.3
0.9
0
20.0
1053
97
606 12
9
3
32.4
13.8
Tableau 2 : caractéristiques hydropluviométriques des bassins testés de part et d’autre de 1970
(Mod. : module annuel ; Coef eclt : coefficient d’écoulement annuel)
113
attention : les valeurs concernant les écoulements ne sont pas directement
comparables entre elles du fait que les périodes d’études et les lacunes sont
différentes d’un bassin à l’autre
-
Comme le montre le tableau 2, les caractéristiques hydropluviométriques des
bassins du Bani et du Nakanbé ont connu un profond bouleversement autour de
l’année 1970. La pluviométrie annuelle a baissé de l’ordre de 15-17% sur ces deux
bassins mais les écoulements ont eu des comportements différents. Les coefficients
d’écoulement annuels ont fortement baissé sur le bassin du Bani alors que sur le
Nakanbé, ils ont augmenté, entrainant parfois une augmentation des écoulements.
Méthode
Nous distinguerons 2 périodes : avant et après 1970. Ces deux périodes coïncident à
une modification de la pluviométrie et des écoulements mais aussi à une modification
environnementale : la pression démographique et le changement climatique ont
poussé les populations à mettre en culture des espaces de plus en plus importants.
Le critère de calage choisi est le critère de Nash-Sutcliffe (NS).
Résultats
Differential split-sample test
Groupes / 1 : ML avt 70; 2 : ML ap 70; 3 :
MK2 avt 70 ; 4 : MK2 ap 70 ; 5 : MK3 avt
70 ; 6 : MK3 ap 70
Au sein de chaque groupe, de gauche à
droite : Douna, Dioila, Bougouni, Pankourou et Wayen
Figure 1 : differential split-sample test / performances en calage (à gauche) et en validation (à droite)
en terme de critère de Nash-Sutcliffe (NS) – en validation, certaines valeurs de NS sont négatives et
ne sont donc pas visibles
La figure 1a montre que les trois modèles se calent bien sur les cinq bassins,
quelque soit la période de calage. Entre avant 1970 et après 1970, l’évolution des
paramètres est la même, à peu de choses près, pour les quatre sous-bassins du
Bani, quel que soit le modèle. Par contre, pour Wayen, l’évolution est différente.
La figure 1b montre qu’en validation, les modèles perdent de la performance
en termes de NS. La perte de performance est peu importante sur le bassin du
114
Bougouni alors qu’elle peut être très importante sur Wayen.
En calage/validation, pour tous les modèles, le calage sur la période après 1970
est le plus robuste (différence entre NS calage et NS validation la plus faible). Les
modèles sont les plus robustes sur le bassin de Bougouni. Cela peut être dû à une
moindre modification des paramètres entre avant et après 1970 mais aussi à une
sensibilité moindre du modèle aux paramètres.
Proxy-basin differential split-sample test Les résultats confirment ce qui apparaît ci-dessus : le Nakanbé et le Bani ont des
comportements différents vis-à-vis du changement global mais ont aussi des relations pluie-débit totalement différentes : il n’est donc pas conseillé d’utiliser un
jeu de paramètres de l’un des bassins et de l’appliquer sur l’autre, les simulations
d’écoulement étant très éloignées de la réalité. Le transfert de jeux de paramètres
se fera plutôt sur un voisinage géographique mais aussi sur un critère de taille : la
version à trois paramètres semble plus adéquate pour une transposabilité de jeux
de paramètres d’un bassin petit (Bougouni) vers des bassins plus grands (Pankourou, Dioila et Douna) alors que la version de Mouelhi est plus appropriée pour une
transposabilité de jeux de paramètres inverse.
Discussions et Conclusion
Klemeš (1986) a proposé un schéma de vérification des modèles hydrologiques qui
tente de répondre au problème de la transposabilité d’un modèle.
Ces premières analyses ont été faites dans cette optique et montrent l’opposition
nette entre les périodes avant et après 1970 mais aussi entre le bassin du Nakanbé
et le bassin du Bani. Les résultats permettent également de faire une comparaison
entre 3 versions de GR2M. La transposabilité de jeux de paramètres se fera plutôt
sur un voisinage géographique mais, peut-être aussi, sur un critère de taille.
Ces résultats restent à confirmer sur un plus grand nombre de bassins (Coron et
al., 2012). Ce travail de généralisation sera mené à l’échelle de l’Afrique de l’Ouest
dans le cadre d’un Master 2, en intégrant également d’autres critères d’analyse :
sensibilité des versions du modèle aux paramètres, choix d’autres fonctions critères,
étude d’autres critères géographiques que le seul voisinage.
Bibliographie
Coron, L., V. Andreassian, C. Perrin, J. Lerat, J. Vaze, M. Bourqui, and F. Hendrickx (2012) Crash testing
hydrological models in contrasted climate conditions: An experiment on 216 Australian catchments,
Water Resour. Res., 48, W05552, doi:10.1029/2011WR011721.
Klemeš V. (1986) Operational testing of hydrological simulation models.
Hydrological Sciences Journal, 31, 1, 13-24
115
Mise en évidence de paléokarsts dans la bordure Sud-Est
du bassin sédimentaire de Taoudeni
KOUSSOUBÉ Y.1, SAVADOGO A. N.1, PLAGNES V.2, MININGOU M.1,
NAKOLENDOUSSÉ S.1,RIBSTEIN P.2
1 Département des Sciences de la Terre, Laboratoire d’hydrogéologie, Université de Ouagadougou, BP 848
Ouagadougou 09 (Burkina Faso)
2 UPMC, UMR SISYPHE 75232 paris cedex 05 (France)
Email : [email protected]
Introduction et problématique Les karts sont des structures géomorphologies particulières caractérisées
par leur apparition dans des dépôts carbonatées essentiellement constituées
de calcite et de dolomie. Dans certaines conditions, la karstification peut se
développer dans des formations cristallines (Bakalowicz 2002). Pendant
longtemps, les réserves hydrogéologiques importantes ont attiré l’attention
et intrigué les chercheurs (Archambault 1960, Dakouré 2003) et l’hypothèse
de l’existence de réseaux karstiques a été avancée. Cet article en donne des
preuves et décrit le mode de gisement de ces paléo-karsts au Sud-Est du bassin
de Taoudéni (Fig.
1). Pour Boudzoumbou et al. (2011), les dépôts carbonatés de la bordure SudEst du bassin de Taoudeni sont des dépôts de type Cap carbonate, mis en place
en contexte glaciaire datant du Protérozoïque supérieur (600 Ma environ).
Les karsts font l’objet de beaucoup d’attention dans les différents pays (Europe,
Asie) du fait des réservoirs d’eau qu’ils renferment et du fait de leur vulnérabilité
à la pollution. C’est pourquoi dans ces régions rurales du Burkina Faso, la
cartographie de ces formations et leur répartition géographique paraît importante.
Le contexte de l’existence de ces réseaux karstiques semble singulier du fait
que la plupart du temps, ces karsts sont recouverts par d’importants dépôts
détritiques du Continental Terminal et par des dépôts récents d’altération
superficielle (Fig.
2). Les objectifs de ce travail sont :
- montrer pour la première fois, qu’en dehors de la région du Katanga
(République Démocratique du Congo), en Afrique sub-saharienne, les
karsts en milieu carbonaté sont présent en bordure sud-est du bassin de
Taoudéni . L’impact de la tectonique du Panafricain dans l’évolution du
processus de la karstification sera établi.
- Présenter les caractéristiques morphologiques de ces karsts anciens,
116
- Montrer les potentialités hydrogéologiques de ces régions ainsi que leur
vulnérabilité à la pollution
Méthodologie
Compte tenue du caractère ancien de ce phénomène karstique (Ante Eocène),
une méthodologie adaptée a été utilisée : par des observations de terrain, des
forages hydrauliques profonds, des descriptions de lames minces et des déblais
de forages destructifs, les pompages d’essai et l’analyse des formes du réseau
hydrographique et de certaines morphologies typiques.
Résultats
Les paléokarsts de la bordure Sud-Est du bassin de Taoudeni se développent
dans divers contextes morphologiques :
- Dans les secteurs d’affleurement de carbonates le long du Béli, affluent
de la rive droite du Niger. La description pétrographique des affleurements
montre qu’il s’agit de calcaire gris, de calcaire dolomitique (Miningou 2006,
Savadogo et al. 2010). Ces figures karstiques sont rencontrées aux cotes
allant de 280 à 240 m (nivellement général). Des figures de déformations
cassante ou ductile affectent ces formations. Le rôle de la déformation
cassante dans la karstification sera examiné dans le paragraphe suivant,
- Dans les zones recouvertes par des dépôts détritiques de la plaine du
Gondo. Ce n’est donc que par des sondages que l’on n’a pu décrire ces
formations. Dans les localités de Toéni et de Koulérou (Figure 2), les logs
montrent du calcaire gris, du calcaire oolitique bleuté, souvent rubéfié
mais présentant des microkarstifications. C’est à la cote 140 - 180 m
(nivellement général) que ces microfissures sont rencontrées. Les lames
minces taillées dans les déblais de sondages destructifs présentent bien
des oolites ainsi que la silicification de la calcite.
Géomorphologie et hydrographie
Les karsts de milieu carbonaté de la bordure Sud-Est du bassin de Taoudéni
sont marqués par une géomorphologie dominée par des dolines creusées
dans la cuirasse latéritique, des gorges représentants d’anciennes rivières ou
d’anciennes résurgences, un réseau hydrographique très lâche marquant une
absence quasi complète d’un réseau de drainage, des résurgences sous forme
de mares pérennes (mares de Moraboulé) dans un environnement où il ne pleut
pas plus de 300 mm dans l’année.
Ressource en eau souterraine
Dans le bassin hydrographique du Béli (Fig. 1), affluent du Niger, le forage
117
Christine, célèbre par son débit important atteignant 200 m3/h, est connu
comme un forage qui capte un réseau karstique dans des calcaires et calcaires
dolomitiques. Ce réseau karstique ancien se poursuit en surface et en
subsurface, par de grands trous de plus d’un mètre de diamètre dans du calcaire
gris (Savadogo et al 2011). Ces trous correspondraient à d’ancien chenaux ou
résurgences. Aujourd’hui ces réseaux de drains karstiques sont remplis par des
alluvions du Béli, ou par du matériel argileux.
Fig. 1 : Situation de la plaine du Gondo et du Béli, affluent du Niger
Du fait de la technique de foration au rotary (méthode courante en Afrique),
le captage de système karstique est souvent difficile. Le volume d’air utilisé
pour émulsionner l’eau du forage se perd dans les interstices et grottes du
karst contenant des stocks d’eau important. Le forage est déclaré improductif
et abandonné pour des raisons techniques. L’inventaire de ces abandons
techniques de forages donne ainsi une idée de la répartition géographique des
zones karstiques : toute la plaine du Gondo est concernée par ces paléokarsts.
Les pompages d’essais réalisés l’ont été dans deux contextes lithologiques
montrant la grande variabilité lithologique des systèmes karstiques : un aquifère
à porosité d’interstices et un aquifère à microfissures karstiques (toit de grottes
karstiques) avec des écoulements laminaire et des écoulements turbulents. Dans
les deux cas, on peut s’assurer des réserves hydrogéologiques importantes.
Le débit de 25 m3/h a été atteint à Doubaré ; c’est le débit le plus important
obtenu ne forage dans cette zone de la plaine du Gondo.
118
Conclusion
La bordure sud-est du bassin de Taoudéni a enregistré au Néoprotérozoïque
des dépôts carbonatés glaciaires. Par la suite, l’orogénèse panafricaine a affecté
ces formations calcaires et dolomitiques. La microfissuration et l’effondrement
par des horsts et grabens a bouleversé un régime hydrogéologique karstique.
Les potentialités hydrogéologiques sont très importantes dans la région et
dans les secteurs de la plaine du Gondo, les dépôts argilo-sableux très fins du
Continental terminal offrent des conditions naturelles de bonne protection des
ressources en eau contre la pollution.
Fig.2 : Logs de forage-test de Toéni et de Koulérou
Références bibliographiques
Balakowicz M. (2002) : Hydrogéologie karstique ; définitions et caractéristiques . méthodes d’exploration,
d’exploitation et gestion active. Cours DEA Unversité Paris VI.
Boudzoumou F., Vandamme D., Affaton P., Gattacceca J. (2011). Neoproterozoic paleomagnetic poles in
the Taoudeni basin (West Africa). C. R. Geoscience 343 (2011) 284–294
Koussoubé Y. (2010). Hydrogéologie des séries sédimentaires de la plaine du Gondo (Burkina Faso –
Mali). Thèse de Doctorat UPMC (Paris VI), 252 p.
Miningou, M., 2006. Genèse des indices polymétallifères des formations Néoprotérozoïques (1000–544
Ma) dans la région du Béli (Burkina Faso) : contrôle structural, nature des fluides, rôle de la silice. Thèse,
Université Paul Cézanne Aix Marseille III, 303 p.
Savadogo Alain N., Nakolendousse Samuel, Koussoube Youssouf, Nikiema Julien (2010). New Scientific
Information on the Southwest Part of the Gondo Plain (Burkina Faso). INSARM2010 International
Conference. Transboudary aquifers. Challenge and new directions. UNESCO-IHP, Paris 6-8 décembre
2010.
119
Origine de la minéralisation des eaux des aquifères
fissurés de socle précambrien en milieu semi-aride
(Liptako– Sud-Ouest Niger)
Maman Sani ABDOU BABAYE1-2, Boureima OUSMANE2, Philippe ORBAN1,
Guillaume FAVREAU,Alain DASSARGUES1
1 Université de Liège, Faculté des Sciences Appliquées, Département ArGEnCo, Laboratoire d’Hydrogéologie et
Géologie de l’Environnement, B.52/-1 Sart-Tilman, B-4000 Liège (Belgique).
2 Université Abdou Moumouni, Faculté des Sciences et Techniques Département de Géologie, BP:10662 Niamey
(NIGER).
Auteur correspondant Contact : [email protected]
Introduction
La géochimie est un puissant outil permettant de contribuer à la compréhension
des circulations des eaux souterraines en se basant sur le mécanisme d’acquisition
des ions et leurs évolutions dans les aquifères (Schoëller, 1962). Depuis les travaux
de Ousmane (1988), les aquifères de socle de Liptako n’ont plus fait l’objet d’une
étude scientifique détaillée. Il est d’autant plus nécessaire de suivre l’évolution de la
qualité physico-chimique de ces eaux vu que certains forages enregistrent parfois
des concentrations en nitrate dépassant largement les normes OMS (0,8 meq/l soit
50 mg/l).
Ces teneurs anormalement élevées en nitrate (> 100 mg/l) sont fréquemment
observées dans les eaux de socle cristallin de l’Afrique (Faillat, 1986 ; Biemi, 1992;
Girard, 1993 ; Nkotagu, 1996 ; Yaméogo, 2008). Si en zone tropicale humide, la
nature offre plusieurs alternatives en matière de production d’eau potable de la
population, en zone sémi-aride de socle, les aquifères fissurés restent les seuls
points de recours pendant les longues saisons sèches ( de l’année). L’étude de
la qualité physico-chimique des eaux devient impérative dans le schéma régional
de gestions quantitative et quantitative des ressources en eaux souterraines de
socle. L’objectif de ce travail est d’étudier l’origine de la minéralisation des eaux
souterraines et les conditions de recharge des aquifères fissurés de socle à travers
une approche descriptive et statistique.
Contexte général de la zone d’étude
La zone d’étude se situe dans la partie Nord-Ouest du Liptako nigérien entre les
longitudes 0°30’ Ouest et 0°50’ Est et les latitudes 13°45’ et 14°20’ Nord. Elle occupe
la partie centrale de Dargol qui est un affluent rive droite du fleuve Niger. Le climat
de la zone est du type sahélien caractérisé par l’alternance de deux saisons très
contrastées : une saison sèche d’octobre à mai et une saison de pluies allant de juin
120
à octobre. La pluviométrie moyenne annuelle enregistrée est de 400 mm, avec des
fortes valeurs de l’ETP annuelle (2000 mm) qui dépassent quatre fois la pluviométrie
annuelle. Le substratum de la zone est constitué des roches précambriennes
réparties entre les formations du pluton granitoïdique et celles de la ceinture des
roches vertes. Dans cette zone, l’essentiel des ressources en eau souterraine est
contenu dans les aquifères fissurés de socle précambrien dont l’hydrogéologie est
mal connue.
Méthodes d’investigation
Dans le cadre de ces travaux, 50 points d’eau ont fait l’objet d’analyses en ions
majeurs. La validité des résultats des analyses chimiques est vérifiée par le calcul
de la balance ionique. Ainsi, les balances ioniques calculées varient autour de
±3% malgré les différences observées entre les mesures de terrain et celles du
laboratoire.
Pour interpréter les données, nous avons fait appel au diagramme de Piper et
à l’analyse en composantes principales. L’intérêt de l’ACP est qu’elle permet de
résumer à quelques axes factoriels le maximum d’informations contenues dans les
longs tableaux des données. La projection des individus sur un plan factoriel offre
l’avantage d’appréhender la similitude ou l’opposition entre les caractéristiques des
individus et les sources de leur variabilité (Faillat, 1986 ; Biemi, 1992).
Résultats et discussion
La température et la conductivité électrique des eaux varient respectivement de 29
à 34°C, et de 227 à 1740 μS/cm avec une moyenne de 605 μS/cm. Cette grande
étendue de variation de la conductivité montre l’hétérogénéité notable dans la
distribution de la charge minérale des eaux souterraine due à la lithologie et aux
pollutions ponctuelles. Les eaux les moins minéralisées sont rencontrées dans les
puits avec une valeur moyenne de 533 μS/cm, par contre dans les eaux de socle,
la valeur moyenne de la minéralisation est de 677 μS/cm. De façon générale, la
minéralisation des eaux souterraines sur les roches vertes est plus élevée que celle
des terrains granitiques (Ousmane, 1988 ; Savané, 1997). Les valeurs du pH sont
comprises entre 5,6 à 7,6 et les plus faibles valeurs sont observées au niveau des
nappes superficielles d’altérites.
L’anion dominant reste de loin le HCO3- tandis que l’ordre d’abondance des
cations est Ca2+ > Na+ > Mg2+ > K+. On observe que plus de 40% des eaux ont
des teneurs en NO3- supérieurs à la norme OMS (> 50 mg/l).La combinaison des
ensembles cations - anions donne trois principaux types desfaciès à savoir : les
eaux bicarbonatées calciques ou calco-magnésien (75%), les eauxchlorurées ou
sulfatées calciques (19%) et les eaux bicarbonatées sodiques (6%).Le résultat de
l’ACP centrée réduite montre que la variance exprimée par lesaxes factoriels F1
121
et F2 est assez significative (près de 70%) pour observer le comportement global
des échantillons.La projection des variables sur le plan factoriel F1 x F2 affiche un
regroupementde la majorité des variables autour de l’axe F1. Ce dernier exprime la
source principale de la minéralisation de l’eau dans l’aquifère et rend compte aussi de
la présence d’autres sources complémentaires de minéralisation des eaux. Autour
du F1, on constate la présence de deux sous groupes qui relate respectivement
l’affinité des ions (Ca2+, NO3-,Cl-) et (Mg2+, Na+, SO42-). Le premier sous groupe
exprime l’influence des activités anthropiques dans l’acquisition de la minéralisation
des eaux qui s’explique en partie par la présence de l’ion NO3- (de La Vaissière,
2006 ; Diaw, 2008 ; Yaméogo, 2008). Cela est très révélateur car on sait que l’ion
Ca2+ est généralement fourni par l’hydrolyse, donc d’origine profonde, alors que les
ions Cl- et NO3- sont en général des sources superficielles. La corrélation Mg2+, Na+,
SO42- laisse croire que ces ions proviendraient d’un processus autre que la pollution
à travers les eaux d’infiltration. Cela prouve que l’acquisition de la minéralisation de
l’eau dans cette zone est très complexe.
Le facteur F2 expliquant près de 22% de l’inertie totale, discrimine la source
principale de minéralisation et oppose la pCO2 au groupement HCO3-, pH. La
corrélation de l’ion HCO3- avec le pH montre que cet ion provient en majorité par
l’hydrolyse (silicates et alimino-silicates), mais aussi de la diffusion et dissolution
du CO2 atmosphérique et du sol. Dans les zones géologiquement stables, sans
activité volcanique, le CO2 est produit dans la zone non saturée par la respiration
de la couverture végétale et de la dégradation de la matière organique du sol (Affek
et al.,1998 ; Adiaffi, 2008 ; Adiaffi et al., 2009), puis entraîné en profondeur par les
eaux d’infiltration. Ce qui fait que les eaux infiltrées riches en CO2 contrôlent les
équilibres calco-carboniques de la solution. Cet axe mettra donc en opposition les
eaux acides dues aux apports du CO2 à partir de la surface et les eaux basiques à
un temps de séjour relativement long.
La projection des individus sur le plan factoriel F1 x F2 montre que le regroupement
des échantillons se fait selon la minéralisation et le taux du CO2 contenu dans
l’eau. Les eaux fortement minéralisées se placent sur le pôle négatif de l’axe F1 et
celles ayant une minéralisation faible à l’opposé. Les eaux essentiellement polluées
sont influencées par la pression extérieure marquée par les activités domestiques
et pastorales. Elles se caractérisent par un taux important de NO3- qui varie de
0,8 à 11,13 méq/l, associé parfois au SO42- et au Cl-. L’acidité de l’eau est due à la
présence de CO2,mais elle devient alcaline suite au départ de ce dernier consommé
par l’hydrolyse des silicates.
Pour mieux appréhender ce processus et comprendre le fonctionnement de
l’aquifère, il est important d’étudier les eaux par famille. L’étude des eaux non polluée
a mis en évidence deux processus de minéralisation des eaux : la dissolution du
gypse et l’hydrolyse des minéraux silicatés.
122
Conclusion
Les résultats issus de ces travaux révèlent que le processus de minéralisation des
eaux est très complexe dans la zone d’étude, du fait de son contexte géologique
et hydrogéologique lié à la nature discontinue de l’aquifère. Cette complexité est
accentuée par la variation spatio-temporelle de la recharge qui est fréquemment
observée dans les zones arides. Cette étude a permis d’identifier trois sources de
productions d’ions à savoir, l’hydrolyse (Mg, Ca, Na, K), la dissolution du gypse
(Ca,tSO4), et les apports superficiels (NO3, Cl).
123
Variabilité saisonnière de l’évapotranspiration et la
température de surface du sol à l’aide du modèle SEBS : Cas
du bassin versant de Kolondièba-Tiendaga, Mali.
DAOU1. I., MARIKO2. A., DIALLO1.D., MENENTI3. M., MAÏGA1. S.M., MBOW4.C.
1 Université de Bamako, Faculté des Sciences et Techniques (FAST), Mali
2 Ecole Nationale d’Ingénieurs Abderhamane Baba Touré (ENI-ABT), Mali
3 Delft University of Technology, Department and flesh, Remote Sensing optical and laser Remote
sensing, Netherlands.
4 Université Cheikh Anta Diop (UCAD), Laboratoire d’Enseignement et de Recherche en
Géomatique/Dakar
[email protected]
Résumé
Depuis une trentaine d’années, la région soudano-sahélienne est confrontée à
un problème crucial, celui de la variabilité climatique. En effet, depuis le début
des années 1970, cette région d’Afrique de l’ouest est sujette à une variabilité
climatique sans précédent, dont les conséquences sur l’environnement, les
ressources en eau et les sols ont été signalées par la communauté internationale.
Les implications de cette variabilité climatique sur les ressources en eau sont
particulièrement fortes et touchent, à leur tour, de très nombreux secteurs
d’activités.
Par ailleurs, ces régions sont très fragilisées du point de vue environnemental
(forte pression anthropique sur le milieu, déforestation, désertification,
dégradations des sols, surpâturages, etc.). Au même moment, la croissance
démographique a fortement réduit l’espace vital sur les sols fertiles dans ces
régions.
La problématique de la gestion de l’environnement se pose désormais en terme
de déséquilibre entre ressources naturelles d’une part (sols cultivables, eau en
quantité et qualité, végétation) et besoins accrus d’une population en croissance
rapide, d’autre part (Geny et al., 1992). L’évolution très rapide de la dégradation
des paysages en un temps relativement court, témoigne de ce déséquilibre
persistant et grandissant.
Face à ces problématiques, la gestion intégrée des ressources en eau s’impose,
d’où la nécessité aujourd’hui d’entreprendre des études plus poussées sur les
éléments du bilan d’énergie ayant un impact sur la gestion durable de ces
ressources. Or, une gestion durable et efficace impose de disposer des outils
de prévision performants.
124
L’évapotranspiration et la température de surface du sol, paramètres clés dans
le bilan d’énergie, constituent des processus déterminant du cycle de l’eau. La
connaissance de ces termes est fondamentale dans les processus d’interaction
hydrosphère-biosphère-atmosphère et constitue une information capitale pour
les hydrologues, les aménagistes, les agronomes, les climatologues, etc.
Ces deux termes du bilan énergétiques peuvent être appréhendés à travers deux
approches complémentaires : les approches conventionnelles et les approches
par télédétection. Les premières sont plus précises et très couteuse, tandis que
les secondes permettent d’intégrer de grande surface et de façon répétitive .Dans
ce travail, les images ENVISAT (AATSR) et des données météorologiques sont
utilisées pour l’estimation et le suivi de l’évapotranspiration et la température de
surface du sol sur le bassin versant de Kolondieba-Tiendaga en climat soudanien
au sud du Mali, à l’aide du modèle SEBS (Surface Energy Balance System). Ce
modèle utilise en entrée trois types de données : les données météorologiques,
les données de radiation et les données satellitaires.
La démarche de recherche porte sur 8 années, (de 2003 de 2010) d’observations
Le terrain est d’étude est le bassin versant de Kolondièba-Tiendaga, situé
en climat tropical soudanien unimodal, avec une pluviométrie annuelle sup à
1000mm/an.
Les résultats obtenus montrent la variabilité de ces deux éléments du bilan
d’énergie sur le bassin versant de Kolondièba-Tiendaga, pendant la campagne
agricole. En effet, les valeurs moyennes de l’évapotranspiration varient entre 1
et 3 mm/j-1, tandis que celles de la température de surface oscillent entre 292
et 300°K pour la période 2003 à 2010. La plus forte valeur de température de
surface a été collectée en 2007 (303°K), alors la plus faible a été obtenue en
2008 avec 296,21°K (Tableau2).En ce qui concerne l’évapotranspiration, la plus
faible valeur a été enregistrée en 2007 (2,23mm/j-1) et la plus forte en 2005
avec 3,21mm /J-1(Tableau1). Pour les deux paramètres, les plus faibles valeurs
sont enregistrées au milieu de la campagne (juillet-Août-septembre) alors que
les plus fortes sont obtenues au début et en fin de campagne (Mai-octobre).
Ces résultats méritent d’être validés par des mesures in situ de terrain et
comparés à des résultats obtenus à partir des images à très hautes résolutions
spatiales afin de pouvoir servir d’’outils en matière de conseils agricoles dans
nos milieux où les informations météorologiques sont capitales.
125
Tableau 1 : Valeurs de l’évapotranspiration estimées à partir des données AATSR de 2003
à 2010
126
Tableau 2 : Valeurs de température de surface estimées à l’aide des données AATSR de
2003 à 2010
127
Deconvolution of the flood hydrograph at the outlet of
watershed Kolondieba in the south of Mali
*DAO Amidou1, KAMAGATE Bamory1, MARIKO Adama2, SEGUIS Luc3, MAIGA
Hamadoun Bokar2, GOULA BI Tie Albert1, SAVANE Issiaka1.
1 University of Abobo-Adjamé, Laboratory of Geosciences and Environment (LGE), 02 BP 801 Abidjan
01 (Ivory Coast)
2 National School of Engineer Abderhamane Baba Toure (ENI-ABT), BP 242 Bamako (Mali)
3 HydroSciences Montpellier, University of Montpellier 2, 34095 Montpellier cedex 5, (France)
*Corresponding author: [email protected]
Abstract
As part of the international research program RIPIECSA (Interdisciplinary and
Participative Research on the Interactions between Ecosystems, Climate and
Societies in Africa), we proposed to make the deconvolution of the flood hydrograph
at the outlet of the watershed Kolondieba. Climate change at there is characterized
by two major rainfall ruptures occurred in 1969 and 1992. These two changes have
resulted in a deficit of respectively about 20% and an excess of nearly 17%. The
hydrological response to the excess rainfall is over 100% after 1992. During the
peak rainfall, floods look like natural disaster by destroying the crops in the lowlands
and the groundwater level rises. But shortly after the end of the rainy season,
groundwater drop significantly and the wells are going dry somewhere causing the
cessation of flow. On the assumption that at a given time, the water collected at
the outlet of a watershed comes from several sources: direct surface flow from the
rainfall, delayed flow from shallow aquifers and low flow from deep aquifers. So,
what is the level of connection between groundwater and the runoff in watershed
Kolondieba? The aim of the paper is to know the runoff process at the outlet by
making the deconvolution of the hydrograph to separate the components of the
flood.
Watershed Kolondieba, an area of 3050 km2 located in southern Mali is a sub-basin
of Bani (main tributary of the Niger River in Mali). It lies between longitudes 7.34 ° W
- 6.82 ° W and latitudes 10.15° N - 11.08° N. The terrain consists mostly of plains and
lowlands varying between 320 m and 465 m from downstream to upstream (Fig.1).
Several missions to soil surveys conducted in the watershed during RIPIECSA
program have shown that soils are generally ferruginous. Indurated levels of oxides
of aluminum and iron mostly covered with a thin layer of debris. The breastplates are
gritty or conglomeratic. The main economic activity in the watershed is the culture of
cotton which acreage increased by 987% from 1960 to 1997.
This activity severely damages the soil and espose it to erosion and increased
hortonien overland flow.
128
Fig.1. Localisation of the Kolondieba watershed and details of the measuring network
The rainfall data are recorded from 13 rainfall stations distributed over the watershed
(see Fig.1) and the height of observations varies from one station to another.
Decadal monitoring to observe the seasonal fluctuations assigned to shallow
aquifers. The depth of the wells goes from 10 to 12 m. Deeper water is from 34
drills made by Helevetas-Mali during emergency program of rural water, consists of
granitic cracked in crystalline basement (Fig.2). In addition, 17 surface water points
located in lowlands (see Fig.1) were selected for monitoring the physicochemical
parameters (pH, temperature (T°C), Electrical Conductivity (EC) and Total Dissolved
Solids (TDS)) measured in situ using a multimeter CRISON MM 40.
Fig.2. Lithostratigraphic cross of drills located in the watershed (depth in meter)
129
The method used to determine the origin of runoff, is the EMMA (End Members Mixing
Analysis). Its application is by the representation of an XY chart (mixing diagram)
and the signature of the chemical species of all samples collected at the outlet are
crossing in pairs. The origin of the flow is determined in the following configurations:
For two-pole configuration, the two hydric compartments are represented by two
points and all possible mixtures are the segment limited by two points. For threepole configuration, the position of the three hydric compartments forms a triangle.
For four-pole configuration, the positions of the four hydric compartments form a
tetrahedron. The deconvolution in hydrology is a technic of decomposition applied in
the 5 following conditions: mass conservation of water, perfect tracers, differentiation
of the components of the mixture, stable tracers, knowledge of the mixing quality
and its components. Based on the mixing model considered is governed by two
fundamental laws of mass conservation, we have the following equations:
• Equation of mass conservation of water
(1)
= instantaneous runoff measured at the outlet,
= Contribution of the first compartment to the runoff at the measurement
moment,
= Contribution of the ith compartment to the runoff at the moment when
the sample is measured.
• Equation of mass conservation of solute i
(2)
Where Cij is the concentration of latter tracer in the compartment j and CiT
concentration at the runoff of tracer i.
To get the results of the deconvolution, three floods were selected during higher
water period (August-October) in two contrasting hydrological cycles 2010-2011and
2011-2012 to study the mixing diagram at the outlet (Fig.3).
Fig.3. Floods (crue) targeted for mixing diagrams: a) 2010-2011 cycle, b) cycle 2011-2012
EMMA diagrams of EC and TDS (parameters which best described the five (5)
conditions among the four used during the monitoring) is linear as well as during
flood (Fig.4a) and drying up (Fig.4b), at which moment the runoff is mainly from
groundwater. The cycled points are potential pollution generated by chemical inputs
used in cotton cultivation such as the NPK fertilizer types and chlorinated derivatives.
130
Fig.4. Diagrams EMMA at the outlet: a) during the flood; b) during the drying up
The results of deconvolution show that the different hydrochemical clusters evolves
in the same order for both tracers (EC or TDS) during the contrasted hydrological
cycles but the contribution of hydrochemical poles is variable among different floods
(Fig.5). During the 2010-2011 cycle, the pole Qr (rapid flow) contributes about 77%,
an equivalent water volume (Vr) of 258.106 m3 as against 23% at the pole Qd
(delayed flow) corresponding to a volume of water (Vd) of 76.106 m3. During 20112012 cycle, the contribution of Qr increases by about 3% against a decrease of 3%
at the delayed pole Qd. These rates are related firstly to a decrease in rainfall, which
is materialized by a deficit of 33% over the 2011-2012 cycle, causing a decrease in
piezometric discharge of 6.8%.
Fig.5. Results of the deconvolution of the flood2 in each hydrological cycle (QT = Total runoff, Qr = rapid
flow, Ql = delayed flow, CE= electrical conductivity)
The results of the deconvolution of the flood hydrograph at watershed Kolondièba
show that the participation rate of water compartments contributing to the runoff is
strongly influenced by rainfall variability at the interannual scale. Groundwater doesn’t
contribute enough in the hydrodynamic equilibrium of the watershed Kolondièba.
However, the direct flow from the soil surface, heavily influenced by the surface
statement (quite degraded by the intensification of cotton culture) governs the runoff
process. That causes the cessation of the runoff during dry season.
Keywords : deconvolution, flood hydrograph, runoff process, watershed Kolondieba
131
Evaluation de l’impact de la participation
Paysanne dans les aménagements hydroagricoles
(Cas des programmes de formation PMH Nord Marocain)
BERRHAZI Ridouane1
1 Docteur ingénieur, chef de division au sein de la DRA de casablanca .
[email protected]
Résumé
En 1996, l’aménagement des périmètres irrigués de la Petite et Moyenne
Hydraulique (PMH) des provinces du mord marocain, a connu plusieurs projets
de réhabilitation intégrés dans le cycle de projet participatif. S’inscrivant dans
une nouvelle approche, la Gestion Participative de l’Irrigation (GPI), la principale
composante du projet d’aménagement était la mise en place des Associations
des Usagers des Eaux Agricoles (AUEA) pouvant prendre en charge la gestion et
l’exploitation de l’infrastructure et des équipements en place et s’impliquer d’une
façon concrète dans les différentes phases du projet d’aménagement, allant de
l’identification, la contribution dans les études, le contrôle des travaux et au mesures
d’accompagnements à travers les formations et le suivi évaluation.
La présente communication essais de faire un diagnostic sur la participation des
usagers dans ces projets, à travers, le diagnostic des Associations des usagers des
eaux agricoles et leur fonctionnement, leur participation dans les différentes phases
de réalisations pour en mettre les points sur les facteurs qui freinent cette dynamique
participative dans les phases de ces projets pour en tirer les enseignements pour
des projets similaires en irrigation.
Toutefois, on relève de multiples formes d’appropriation et des points forts de cette
approche participative à travers ’instauration de nouveaux partenariats de travail
entre Usagers, entreprises et administration, la formation de nouveaux leaders et la
crédibilisation des interventions étatiques dans ces zones sensibles.
1. Contexte
Dans le contexte d’une pénurie d’eau de plus en plus croissante, l’utilisation et la
conservation de cette richesse est devenue une nécessité vitale afin de participer
à la croissance de la production agricole vivrière et l’amélioration des revenus des
agriculteurs. Cette rareté de l’eau a de tout temps poussé les communautés rurales
à imaginer et à concevoir des systèmes d’irrigation et à instituer des règles de
gestion appropriées. Les groupements d’irrigants en sont devenus ainsi les
mémoires du savoir-faire ancestral et les dépositaires des traditions hydrauliques
132
qui ont traversé le temps et qui sont vivaces jusqu’à nos jours. Mais comment peuton concevoir la cohabitation d’un tel système avec la conception d’aménagement et
d’intervention entreprise par l’administration dans ce domaine ?
Dans le passé, les interventions de l’administration dans le domaine des
aménagements hydro agricoles particulièrement dans le secteur de la Petite et
Moyenne Hydraulique (PMH) étaient conçues et exécutées sans tenir compte ni du
vécu ni du savoir-faire des irrigants en considérait que les usagers sur ces périmètres
n’étaient pas en mesure de donner leurs avis sur le projet d’aménagement. La
participation des bénéficiaires étant de ce fait négligée, ce qui entraîne par la suite
une série de problèmes mettant parfois en péril la pérennisation des infrastructures
d’aménagement. Aussi évident que cela puisse paraître, l’administration doit créer
toutes les conditions d’espaces de dialogue. Son rôle dans la nouvelle ère de
démocratisation et de participation est de faciliter ce dialogue, et la concertation pour
que tous les partenaires puissent contribuer au développement d’un tel dynamisme,
c’est l’expression claire et concrète, d’un fonctionnement démocratique, telle est la
synergie qu’il faut transformations notoires durant la dernière décennie. De grands
programmes gouvernementaux ainsi que de nombreux bailleurs de fonds au niveau
nternational ont conjugué leurs efforts pour promouvoir le secteur de l’eau (AFD,
KfW, Banque Mondiale, etc. ?..).
Afin d’assurer cette participation dans le secteur d’eau agricole, les mesures de
réhabilitation, n’ont été entamées qu’après la transformation des associations des
sagers des eaux traditionnelles – existant depuis des siècles – en associations des
sagers des eaux agricoles (AUEA) conformément aux dispositions de la loi 02.84 de
1990 et son décret d’application fixant les modalités de participation financière aux
coûts d’investissement. Etant donné que le savoir technique des usagers des eaux
est insuffisant pour pouvoir exploiter leurs ouvrages hydrauliques modernisés, les
investissements en matière de construction hydraulique ont été accompagnés d’une
formation initiale et continue destinée à leur fournir des connaissances techniques,
organisationnelles et commerciales, mais aussi à de faire apprendre à travers cet
apprentissage le sens de la responsabilité collectivité et la gestion communautaire
des biens publics.
2. Problématique
Cette implication des agriculteurs s’intègre dans la nouvelle approche de «la gestion
participative de l’irrigation », qui s’est concrétisée par le lancement d’un programme
de création, de promotion et d’encadrement et de formation des AUEA. ’implantation
de ce type d’associations dans les milieux ruraux, notamment dans ceux où existent
d’anciennes traditions d’irrigation, où un taux élevé d’analphabétisme, et où
généralement un désenclavement (caractérisant une grande partie des zones PMH
situées surtout dans les zones de montagne). Néanmoins, lors de l’exécution des
programmes PMH, les AUEA ont trouvé des difficultés pour organiser correctement
leur vie associative et pour articuler de manière précise et organisée leurs besoins
en matière de réhabilitation et ce, au cours des processus de planification, de
133
réalisation des travaux et d’exploitation des infrastructures réhabilitées. Par
conséquence elles n’ont pas été préparées à l’exécution de leurs obligations.
D’où la nécessité d’intégration de mesures d’accompagnement à travers des
programmes de formation pour palier aux carences précitées. Avec l’extension de
ce programme et suite aux constats précités, plusieurs interrogations concernant
l’impact de ces Programmes sur le fonctionnement, la réussite et la viabilité de
ces projets participatifs se posent, parmi lesquelles que nous essayons de trouver
des réponses, à savoir: Dans quelle mesure la participation paysanne dans les
aménagements hydro agricoles contribue à la sauvegarde et la durabilité des
infrastructures hydro agricoles? Quel est impact des mesures d’accompagnement
( programmes de formation des Associations des Usagers des Eaux Agricoles )
sur le changement des systèmes de gestion dans les projets de développement
de l’irrigation et des aménagements hydro agricoles dans le contexte rural du cas
du nord au Maroc? Finalement, c’est mesurer les changements induits et dégager
les atouts et les faiblesses de ces programmes et tirer les enseignements pour des
meilleurs amendements pour des projets similaires.
3. Zone d’étude (PMH Nord/Rif Marocain)
Les provinces du Nord bénéficient ces dernières années d’un contexte favorable
matérialisé Par la ferme volonté des pouvoirs publiques de prendre en main leurs
problèmes et de promouvoir leur développement. Cette partie du Maroc qui couvre
une superficie de 41 000 km² et abrite 5 millions d’habitants environ subit une pression
démographique importante, sa densité qui atteint 120hab/km² est considérée l’une
des plus élevées à l’échelle nationale. Elle est également Caractérisée par son relief
dont l’ossature est globalement constituée par la chaîne rifaine arquée. Son climat
particulièrement méditerranéen connaît des précipitations très irrégulières : le rif
occidental reçoit les pluies les plus abondantes du pays qui atteignent en moyenne
900 mm/an, mais il s’agit des pluies saisonnières d’hiver et de pluies brutales et
intenses. Cette mauvaise répartition spatiale et temporelle explique la nécessite de
recourir, quand c’est possible, à l’irrigation d’appoint à partir de captage des sources
ou de dérivation des eaux des oueds en vue de couvrir les déficits des besoins en
eau des cultures pratiquées. En effet, le développement de la PMH qui joue un rôle
socio-économique dans l’équilibre régional, permettra non seulement de contribuer
à la couverture des besoins alimentaires du pays, mais aussi à l’amélioration des
revenus des agriculteurs et surtout à la fixation et à la stabilisation des populations
rurales par la création d’activités agricoles et para – agricoles productives et
économiquement motivantes, garantissant des emplois et des revenus stables.
4. Consistance du programme PMH Nord
Concernant 268 périmètres couvrant une superficie totale 36 000 ha et répartis
géographiquement sur les zones d’action des DPA de Taza, Nador, Chefchaouen,
Taounate, Al Hoceima, Oujda, la zone d’action de l’ORMVA de la Moulouya à
Berkane (ORMVAM) et la palmeraie de Figuig. Il a bénéficié d’un cofinancement de
la Kredtanstalt Für Wiederaufbau d’Allemagne (KFW) et de l’Agence Française de
134
Développement (AFD) pour un montant de 385,9 millions de dirhams.
5. Objectifs du programme
-Sur le plan hydraulique : l’amélioration de l’efficience du système d’irrigation et des
conditions d’irrigation ainsi que la diminution de la pénibilité des travaux d’entretien.
-Sur le plan agronomique : l’accroissement de la production agricole en vue
d’améliorer les revenus agricoles des bénéficiaires.
-Sur le plan institutionnel : la création des Associations d’Usagers de l’Eau Agricole
(AUEA) et l’implication des usagers dans les différentes étapes du projet, leur
contribution à l’investissement et la prise en charge de la gestion et de l’entretien
des ouvrages d’irrigation.
6. Aperçu historique sur la gestion communautaire de l’eau d’irrigation
6.1. Les associations coutumières (jemaa) :
Cette institution collective a donné lieu à des pratiques et à des us appliqués et admis
par une sorte de consensus social, constitué de règles et lois représentant le garant
de la sauvegarde de l’eau, du réseau d’irrigation et par conséquent de l’équilibre
social du groupe ethnique. Ce système ne permettant à l’autorité d’intervenir que
de manière exceptionnelle et quand l’équilibre du groupe est en péril. Alors, dans
ce contexte comment était donc le où les rapports de cette organisation coutumière
avec l’eau d’irrigation? Le réseau d’irrigation (seguia) est l’affaire de la communauté
toute entière, construit et entretenu par elle, il est ainsi propriété collective. Les
rapports solides sont établis entre le réseau et le groupe ethnique à tel point que
certaines seguias portent les noms des individus, des familles ou tribus qui les
avaient construites.
6.2. Les autres formes d’organisation des usagers :
Il est important de signaler que la législation au Maroc a depuis fort longtemps
favorisé l’organisation des usagers de l’eau d’irrigation en associations.
6.3. Les Associations Syndicales Agricoles Privilégiées (ASAP) :
Elles étaient régies par le Dahir du 15 juin 1924, qui sont une forme d’organisation
créées au temps du protectorat pour permettre l’irrigation des fermes des colons ;
elles étaient installées pour gérer les nouveaux aménagements réalisés dans les
zones à fort potentiel hydrauliques telles que celles du Haouz, Saiss, l’oriental et le
gharb.
6.4. Les associations d’irrigants :
Créées à l’initiative de l’administration. Cette forme se caractérise par le mixage
entre l’acquis historique de la paysannerie en matière d’organisation (groupements
coutumiers) et à l’initiative de l’Administration particulièrement les offices de mise
en valeur agricoles du Haouz, Souss Massa, Ouarzazate …. Elles étaient des
associations de fait constituées soit par la base de textes législatifs aux associations
135
en générale (Dahir de 1958) soit sur la base d’un consensus des usagers et de
l’administration.
6.5. Les Associations d’Usagers des Eaux Agricoles (AUEA) :
C’est en 1990 qu’a été promulguée la loi 02.84 instituant et réglementant les
Associations d’Usagers des Eaux Agricoles en vue de promouvoir la participation
des usagers à l’investissement et à la gestion des infrastructures hydrauliques pour
en garantir la pérennité des équipements mis en place.
7. Caractéristiques du secteur de la Petite et Moyenne Hydraulique (PMH)
7.1. La taille des périmètres : L’eau dans ces périmètres est un facteur limitant ;
sa mobilisation à partir des captages de sources, oueds peu ou pas régularisés,
Khettaras, ou bien pompage dans la nappe, tout cela ne permettant l’irrigation que
sur des surfaces limitées.
7.2. Le statut foncier : Généralement c’est le statut privé (Melk) qui prédomine,
représentant 75 % des terres irriguées en PMH, le reste est repartit entre le collectif,
le domanial, les terres des Habous2 et le Guich3.
7.3. Droit d’eau: L’historique du droit d’eau au Maroc est parallèle à l’historique de
l’organisation sociale qui s’est constitué par des apports successifs, la tradition (orf),
la loi islamique (charia) et le droit contemporain (législation). Ces trois fondements
ainsi stratifiés forment une complémentarité sans qu’aucun ne fasse disparaître
l’autre. L’eau peut être propriété privée (Melk) ou collectif (Joumou) attaché au
fonds ou célibataire.
8. Analyse et synthèse des resultats
Les objectifs de l’enquête que nous avons réalisés sont les suivantes : 1- Analyse
des facteurs qui influencent l’engagement et la participation des usagers ; 2-Donner
une vue externe du rôle de l’eau agricole dans le contexte socio-économique des
douars et analyser les priorités des usagers en matière d’eau ; et 3-Evaluer les
mesures déjà exécutées par les usagers surtout celles de formation et sensibilisation.
Pour atteindre ces buts, des enquêtes sur un échantillon représentatif, à savoir :
l’état d’avancement des travaux, nature de la participation des usagers, a vec ou
sans programme de formation. Nous avons a passé plusieurs jours dans chaque
village et a travaillé avec les usagers suivant les méthodes participatives (MARP,
DIGRAP, SEPO, PRA, etc.). Sans oublier de rappeler que les résultats de l’enquête
intègrent la place des femmes dans les systèmes d’eau d’irrigation et qui peuvent
être résumés comme suit :
8.1. Tradition du travail commun
Les nouvelles AUEA fonctionnent toujours bien, si elles peuvent faire appel aux
associations traditionnelles (jmaâ) et à une tradition de travail en commun (twiza).
Le capital social que l’on trouve dans ces anciennes structures devrait en tout cas
2 Habous: terre ou immeuble dont la dévolution successorale est arrêtée et l’usufruit affecté éternellement à une institution religieuse
ou à l’indivision des descendants.
3 Guich : terres exploitées par les tribus dont les ailleux servaient dans l’armée du sultan Moulay Ismaïl au 14e siècle.
136
être pris en considération lors de la création de nouvelles associations. Dans les
régions où cette tradition est faiblement exprimée, on devrait investir de façon
renforcée dans la formation et sensibilisation : la participation peut s’enrichir des
structures traditionnelles, mais elle peut aussi être acquise par l’apprentissage.
8.2. Estimation individuelle des avantages et des désavantages de la participation:
Condition fondamentale pour participer aux associations des usagers des eaux
agricoles, est l’avantage qui s’ensuit pour eux, comme par exemple sous forme d’une
augmentation de revenu ou une amélioration de la santé. La situation, envisagée
après le projet, doit apparaître pour un chacun si avantageuse, qu’il s’accommode
du fait qu’il ait à payer des coûts de la participation et des incertitudes liées au projet.
C’était comme cela dans la plupart des cas, dans les villages : Les projets dans les
villages ont une très grande priorité, et les usagers attendent des projets une nette
amélioration de leur situation. L’apport financier individuel était presque dans tous
les cas supportable pour la population. La plus grande entrave à la participation est
l’incertitude, qui résulte du fait que trop de temps s’écoule entre l’annonce du projet
et sa réalisation, et que pendant ce temps l’on reste dans l’incertitude, à savoir
quand le projet va être réalisé et quelles en seront les composantes.
8.3. La place des femmes :
La place de la femme aurait pu faire l’objet d’une discussion, surtout que les villages
sont peuplés en majorité par les femmes car beaucoup d’hommes vont travailler
dans les villes ou à l’étranger. Néanmoins, le rôle que la société leur attribue ne leur
permet pas à même titre que les hommes de prendre part à la vie des associations.
L’Administration de ces associations d’usagers d’eau s’adresse exclusivement aux
hommes, bien que les femmes fassent une grande partie du travail aux champs.
Nombreuses parmi elles possèdent des droits d’eau et des droits fonciers et toutes
ont la Responsabilité d’approvisionner leur famille en eau potable. Jusqu’à ces
jours les femmes sont représentées dans les organes de décision par des hommes
de leur famille. Toutefois, il serait d’intérêt général d’inclure les femmes dans les
processus décisionnaires, par ce que sur le plan général, elle ont fait preuve de leur
savoir très détaillé sur tout ce qui concerne la production agricole et ont déterminé
clairement quelles étaient les conditions encourageant et freinant la participation
dans le secteur d’eau potable. De plus, elles ont su attirer l’attention du groupe sur
des conflits existant entre irrigation, eau potable et système d’assainissement. Elles
constituent donc un grand potentiel d’information pour Les équipes de planification
et de développement pour les associations des usagers des eaux agricoles et les
douars en général. Par conséquent, ce n’est pas seulement une question de principe
égalitaire de faire participer les femmes à part entière, mais de bénéficier des
potentiels de développement d’une moitié de la population pour le bénéfice de la
population entière.
8.4. Fonctionnement interne des AUEA :
Un facteur important pour inciter les bénéficiaires à devenir membre dans une AUEA,
c’est qu’il y ait un règlement interne clair et que celui-ci soit appliqué. Ceci a toujours
137
été privilégié par les usagers des villages enquêtés. Il est particulièrement important
qu’il existe dans les AUEA des mécanismes de résolution des conflits et d’arbitrage
par des personnes qui profitent du projet sans qu’ils contribuent aux coûts. Il était
surprenant de voir que certaines AUEA dépendaient de quelques personnes, par
exemple, un président avec une forte présence, de sorte que le fonctionnement
pouvait être mis en danger si ces personnes n’étaient plus à leur disposition. La
participation est entravée si tous les membres ne sont pas informés sur les tâches
de l’AUEA et le Conseil.
8.5. Relations externes :
Les AUEA entretiennent des relations métigées avec les acteurs publics et privés.
Le degré de satisfaction a été jugé cas par cas très différemment. En règle générale,
les relations sont bonnes avec les autorités locales, particulièrement avec les
départements provinciaux des ministères et avec l’administration provinciale. Les
elations avec les communes sont – exception faite- médiocres.
Une méfiance existe souvent envers les bureaux d’études et les entreprises, qui
souvent ne respectent pas les normes de qualité.
8.6. Montage et constitution des AUEA (Réalité et contraintes du terrain) :
Le projet PMH Nord intervient simultanément sur deux milieux indissociables :
un milieu physique et un milieu social. Il a été décidé, dès le montage du projet,
que le milieu physique soit gardé tel qu’il est en matière des tracés des seguias,
des droits d’eau et des tours d’eau car ceux-ci sont liés même à l’existence du
périmètre et que le projet se limitera uniquement au bétonnage des ségias à la
construction des ouvrages de tête. En revanche le projet prévoit dès son montage
également d’intervenir dans le milieu social en créant une organisation associative
moderne appelée Associations des Usagers des Eaux Agricoles (AUEA) selon la
conception de l’administration, tout en sachant qu’il existe déjà au niveau de chaque
périmètre une forme d’organisation traditionnelle et coutumière des usagers. Cette
organisation traditionnelle dont la constitution et le mode de désignation de ses
membres peuvent être différents d’un périmètre à l’autre est chargée entre autres
des tâches suivantes : 1- gérer le tour d’eau ; 2- veiller au respect des droits d’eau
reconnus à chaque usager. 3- régler les litiges entre usagers. 4- mobiliser les
usagers pour l’entretien des ouvrages d’irrigation.etc.
Cependant, la mise en place de ces associations a connu beaucoup de difficultés
qui ont contribué d’une manière ou d’une autre aux retards constatés dans le
déroulement du projet. Les 164 AUEA sont réparties par DPA comme suit :
En effet, l’opération de sensibilisation des agriculteurs en vue de s’organiser en
association a été démarré presque au même temps que les études. Les premiers
contacts avec les bénéficiaires (voir tableau ci-dessous) ont montré qu’il est très
138
difficile, parfois même impossible, de convaincre certains groupes cibles de l’intérêt
des AUEA. Ce qui conduit les DPA à user de tous les moyens et faisaient souvent
appel aux autorités locales en vue de ‘‘ forcer la main’’ aux agricul teurs pour se
constituer en UEA et parfois sans résultat et l’administration s’est trouvé contrainte
d’écarter certains périmètres du programme en raison du refus catégorique des
agriculteurs de s’organiser en AUEA, c’est le cas par exemple de l’AUEA de Rchida
à Taza. Il est signaler ci-dessus, la constitution de l’AUEA est une condition sine qua
non pour intégrer un périmètre dans le projet, mais le lancement et l’attribution des
marchés des études de la première tranche avant que les AUEA soient réellement
constituées a mis en porte à faux les actions de l’administration par rapport à l’esprit
du projet qui veut à ce que la création de l’association soit pris comme critère de
sélection des périmètres à introduire dans l’étude en vue d’adopter l’approche
participative très en amont.
Cette situation a des répercutions néfastes d’abord sur la qualité des études et
ensuite sur les délais très allongés. Devant cette situation embarrassante, les
choses ne pourraient se faire qu’à la hâte et un peu à la marge des textes en
vigueur. En effet, pour constituer une AUEA au niveau d’un périmètre, la DPA fait
souvent appel aux autorités locales qui convoquent verbalement par l’intermédiaire
du Cheikh les agriculteurs, pas tous la plupart des cas, à une réunion qui aura lieu
sur le périmètre ou parfois au siège de leur commune rurale. Les organisateurs
de ces réunions n’accordent pas du temps à la sensibilisation des bénéficiaires
et à la discussion sur le projet et ses composantes, mais leur attention porte sur
la constitution immédiate du bureau de l’AUEA, dans le souci uniquement de
répondre à l’exigence de l’administration, dans ces conditions les membres sont
plutôt désignés et non élus, de ce fait leur légitimité sera contestée dans certains
cas par les absents et les présents qui n’ont pas été choisis. Cette situation a
mis les DPA et les I.C dans l’obligation de continuer la sensibilisation auprès des
AUEA selon leurs capacités d’encadrement, cette opération de sensibilisation
a duré beaucoup longtemps sans tout de même être parfaitement achevée. En
effet on peut rencontrer sur le terrain, plusieurs années après le démarrage du
projet quelques agriculteurs qui n’ont de l’AUEA et du contenu du projet que des
139
idées superflus. Malgré tout cela, pour pouvoir réaliser un projet de PMH dans le
cadre d’une approche participative, l’organisation des agriculteurs sous forme d’une
AUEA est devenu incontournable, car elle jouit d’une reconnaissance morale et
juridique, il permet de ce fait la facilitation de l’encadrement et du dialogue choses
qui constituent des points forts de cette association, en revanche ses points faibles
résident dans les difficultés sociales internes liées à l’hétérogénéité ethnique, dans
le manque de confiance entre les membres et enfin dans la divergence des intérêts
au sein du périmètre particulièrement entre l’amont et l’aval. Pour palier à ces
difficultés il est nécessaire d’intensifier les compagnes de sensibilisation.
9. Programmes de formation des AUEA
Le programme de formation des AUEA créées dans le cadre du projet financé par
l’AFD a été lancé en 2000 dans le but d’améliorer leur performance en matière
de gestion administrative, financière et technique. Pour des raisons de commodité
et d’économie il a été convenu que la formation se limitera aux membres de
bureau sur lesquels l’administration compte jouer le rôle des multiplicateurs des
connaissances et de l’information auprès du reste des adhérents. Il est à signaler
que ce programme de formation qui concerne les cinq DPA a été lancé au départ
dans le cadre du prêt AFD ensuite le bailleur de fond conscient de l’importance de
la formation de l’élément humain particulièrement dans les projets PMH, a mis à la
disposition de la partie marocaine un don de 155 149, 32 Euro pour faire bénéficier
le plus grand nombre possible d’AUEA de ce programme.
Cette formation qui se base sur le principe de la pédagogie des adultes vise à faire
apprendre aux AUEA une certaine quantité d’informations et de concepts en prenant
en considération le niveau d’instruction des membres de bureau qui sont la plus part
des cas des analphabètes. Elle consiste en fait à faire acquérir aux bénéficiaires
(groupe cible) un savoir faire et des connaissances sur les plans gestionnaire et
technique à travers un cycle de formation constitué de cinq sessions d’une semaine
chacune et espacés entre elles d’au moins un mois qui est une période d’intersession
jugée indispensable pour une bonne assimilation et un temps pour permettre aux
membres de bureau de transmettre à leurs collègues les connaissances acquises.
Cette formation qui a pour objectif de rendre les AUEA capables de mieux entretenir
et de gérer le réseau d’irrigation, de mettre en valeur leur périmètre et de gérer leur
vie associative en vue de rentabiliser et de pérenniser les infrastructures réalisées,
a pour contenu les thèmes suivants :
- Session 1 : ( Module 1 : Fondement des AUEA : Traite les aspects organisationnels
et juridiques de constitution et de fonctionnement d’une AUEA ( le processus de
fondement, les attributions des membres de bureau, les assemblées générales,
les règlements intérieurs, les relations entre AUEA et administration / Module 2 :
Diagnostic participatif: La conduite du diagnostic participatif notamment les points
forts et faibles d’une AUEA, la programmation participative de la formation et la
préparation du mini – plan d’action).
140
- Session 2 : (Module 3 : Distribution de l’eau : La distribution rationnelle de l’eau à
l’intérieur du périmètre / Module4 : Valorisation de l’eau à la parcelle : La valorisation
meilleure de l’eau à la parcelle en tenant compte des facteurs sol, besoins en eau
des cultures, techniques d’irrigation, préparation des parcelles à l’irrigation).
- Session 3 : (Module 5 : Entretien du réseau : L’instauration d’un niveau d’entretien
satisfaisant assurant la pérennité des infrastructures hydro agricoles / Module6
: Gestion technique du réseau : La gestion technique des réseaux (fonction et
manipulation des ouvrages, organisation).
- Session 4 : (Module 7: Vie de l’AUEA : Les méthodes, les instruments et les
procédures de définition d’objectifs et de planification à moyen terme des actions
de l’AUEA).
- Session 5 : (Module 8 : Suivi évaluation au niveau de l’AUEA : Les méthodes,
les instruments et les procédures de suivi du plan d’action, de suivi de l’évolution
de l’AUEA et de suivi de l’impact de la formation de l’AUEA par les usagers). Une
sixième session (session 6) de formation est organisée pour les membres (au
moins deux) désignés comme ‘‘Secrétaire’’ et ‘‘Trésorier’’ de l’AUEA. Elle comporte
deux modules: 1- Secrétariat de l’AUEA et 2- Trésorerie de l’AUEA : La gestion
administrative et financière de l’AUEA (les archives et le secrétariat de l’AUEA, la
budgétisation des actions, la gestion courante des comptes et des caisses, le suivi
financier, les rapports financiers. Le nombre d’AUEA concerné jusqu’à maintenant
par cette formation est réparti par DPA comme suit :
La première tranche est achevée entre mars et octobre 2002, mais aucune opération
de décaissement n’a pu avoir lieu en raison des pièces qui n’ont pas arrivée à la
cellule avant le 30/6/2002. Le coût total de cette formation s’élève à 3 185 160
Dirhams (voir tableau ci-dessous) au bénéfice de 35 conseils d’administration
constitués de 7 membres chacun, soit un coût moyen de formation par AUEA de 91
000 Dirhams. Autrement dit la formation de chaque membre du bureau coûte 13
000 Dirhams environ.
Le tableau ci-dessous reprend les montants des marchés et les superficies
concernés par la formation :
141
Le coût moyen à l’hectare serait de 837 Dirhams mais il aura peu de signification
puisque une AUEA peut avoir quelques dizaines d’hectares ou plusieurs centaines
d’hectares. Néanmoins, on peut dire déjà que le coût de la formation du bureau
d’une AUEA coûte à peu prêt la même chose que les études.
Ces coûts montrent l’importance des montants engagés dans cette opération qui
mérite par conséquent une attention particulière de la part des différents intervenants
en vue de mieux valoriser cet investissement car les retombées positives de la
formation des ressources humaines sur la gestion des affaires communes est
incontestable et constitue quand elle est bien investie un capital d’une valeur
inestimable. Cependant, les discussions qui ont lieu avec les agriculteurs lors des
enquêtes effectuées sur le terrain permettent d’ores et déjà de soulever quelques
observations sur le déroulement de la formation et son contenu, dont on peut citer
à titre d’exemple :
- l’absence totale ou presque de la communication au sein du groupe AUEA ;
- l’absentéisme enregistré notamment au niveau des séances données en salle ;
- l’approche participative qui fait défaut dans le montage de cette opération de
formation.
En effet, le problème de communication a été détecté sur place, puisque les
connaissances acquises par les membres du bureau ne sont pas transmises dans
la plus part des cas aux autres membres de l’AUEA et certains d’entre eux disent
même qu’ils ne sont pas au courant du fait que le bureau de leur association a
bénéficié d’une formation. Toutefois quand l’information est transmise elle l’est
souvent avec beaucoup de déformation, ce qui pourrait mener avec le changement
du bureau à la perte du savoir et donc un investissement peu bénéfique. Certains
éléments qui ont subit La formation essayent d’utiliser le dicton qui dit que ‘‘ celui
qui détient l’information détient le pouvoir ’’. Ainsi, pour atteindre l’objectif fixé par ce
mode de formation c’est-à-dire faire jouer au bénéficiaires le rôle de multiplicateur,
un travail en profondeur sur le plan communication s’impose, peut être faut il intégrer
dans le programme de formation un thème qui apprend aux bénéficiaires de la
formation qu’est ce qu’ils doivent communiquer à leur collègue et comment Doiventils le faire et organiser sur le périmètre des séances de sensibilisation au bénéfice
de l’ensemble des agriculteurs pour assurer une large diffusion de l’information. Le
programme de formation doit être réalisé en suivant dès le départ une approche
participative. Ainsi pour éviter l’absentéisme, les AUEA à former doivent être choisi
selon leur degré d’expression de besoin en la matière qui montre leur intérêt et leur
conviction que cela est dans le bien de leur association.
142
En somme elles doivent être demandeurs ce qui peut assurer une présence
permanente de tous les membres de bureau à toutes les séances de formation.
Ensuite discuter le contenu du programme de formation avec les groupes cibles
et l’adapter à leur besoin en prenant en considération quand cela est possible leur
proposition en matière de thème car quelques bénéficiaires de la formation ont
exprimé le souhait d’intégrer dans ce programme quelques autres thèmes bien
déterminés et qui les intéressent plus dans leur vie d’agriculteurs, tels que ‘‘ relation
avec le crédit agricole ’’ et ‘‘les projets subventionnés par l’Etat’’.etc…
Pour mieux valoriser d’une part cette formation et d’une manière plus économique et
assurer d’autre part sa continuité sur le terrain avec une large diffusion d’information,
il serait important de mener une réflexion sur la possibilité de former au niveau
de chaque DPA une équipe de 2 à 4 personnes, qui seraient les membres de la
cellule provinciale d’appui par exemple, dans les thèmes qui leur permettraient de
prendre en charge d’une façon permanente la formation des AUEA moyennant des
motivations sous forme d’ indemnités de déplacement par exemple. Ce procédé
qui coûtera certainement moins cher que les marchés passés avec les Ingénieurs
Conseils permettraient de mettre à la disposition des DPA des équipes prêtent à
intervenir chaque fois que c’est nécessaire pour former ou assurer le recyclage
de telle ou telle AUEA sur un thème précis, organiser des séances d’information
et de sensibilisation sur des aspects précis au profit des agriculteurs, d’autant plus
qu’on peut trouver au niveau des DPA, des profils mieux adaptés à cette tâche
tels que, les agro sociologues qui n’existent pas forcément au niveau du secteur
privé. En effet, les cadres mobilisés par les Ingénieurs Conseils dans le cadre des
marchés de formation sont généralement de spécialité ‘‘ Génie Rural’’. Dans tous
les cas, et quelque soit le choix adopté, une opération de telle envergure doit être
bénéficiée d’un programme de suivi avec des critères et des indicateurs objectifs
qualitatifs et quantitatifs pour pouvoir, à la fin, procéder à son évaluation sur des
bases scientifiques qui permettent d’apprécier son efficacité et sa durabilité et par
conséquent de renseigner les décideurs sur la rentabilité de l’investissement. (* Ces
modules sont disponibles auprès de l auteur de cet article).
10. Difficultés de réalisation de l’approche participative
- Cette approche n’a pas été suivie comme il le devrait. En ce sens qu’on a
« forcé la main » aux agriculteurs pour s’organiser en association et accepter le
projet en faisant intervenir plusieurs fois les autorités locales et provinciales dans le
but de faire avancer les études qui sont en cours ce qui a donné naissance à des
partenaires non convaincus et hostiles à la contribution à l’investissement.
- Certains groupes cibles ont manifesté leur refus catégorique du projet ce qui
a conduit à l’écartement de leur périmètre du programme et son remplacement,
quand c’est possible par un autre, ce qui a engendré des délais supplémentaires et
l’opération a nécessité beaucoup de temps et a mobilisé beaucoup de moyens pour
n’arriver à la fin qu’à des résultats très maigres. Les leçons à tirer en vue d’éviter
143
les problèmes rencontrés lors du déroulement du projet PMH Nord et de capitaliser
ainsi cette expérience pour en profiter dans les projets similaires, il est nécessaire
d’en tirer les enseignements qui s’imposent :
10.1. Au niveau du montage.
Il est temps d’élaborer une approche cohérente et commune en matière de PMH
et d’homogénéiser le mode d’intervention dans ce domaine indépendamment de
la source de financement en adoptant une même approche sur le plan technique
et sur le plan participatif. Bien évaluer les difficultés spécifiques à la PMH :
accès, intempéries, Éloignement des lieux d’approvisionnement en matériaux de
construction, dispersion Des sites cibles etc... Et les prendre en considération
dans l’estimation des délais d’exécution et des moyens nécessaires à mettre
en place. Prévoir un système de suivi évaluation, non seulement pour analyser
l’impact d’aménagement, Mais également en vue d’améliorer l’approche adoptée
à la lumière des résultats obtenus au Cours de l’exécution. Fixer dès le départ les
critères d’éligibilité objectifs et compatibles avec la PMH, tels que L’existence des
ressources en eau, la superficie minimale.
10.2. Au niveau des études :
Simplification des études. (Les études doivent être simples et efficaces tout en
allant droit au but. Ces études devront durer pendant deux exercices budgétaires.
L’approche participative doit adopter des partenaires et à tous les niveaux : doit
être adoptée depuis le montage du projet entre tous les Partenaires Administration/
Bailleur de fonds/DPA, DPA/Bénéficiaires :
144
10.4. Au niveau de la a constitution des AUEA :
La constitution des AUEA doit se faire d’une manière participative et ne doit pas être
une condition préalable au projet, c’est à dire, après avoir sensibiliser les agriculteurs
sur tous les aspects du projet et de l’organisation en AUEA, la liberté du choix
devra leur être laissée. Et l’administration prendra comme partenaire l’organisation
traditionnelle des agriculteurs qui a déjà la charge de la gestion et de l’entretien du
réseau et qui peut se transformer éventuellement en AUEA avec le temps.
10.5. Au niveau des programmes de formation des AUEA.
La formation des AUEA doit être montée sur la base d’une approche participative,
et effectuer en amont du projet c’est à dire :
(i) n’intégrer dans le programme de formation, que les AUEA qui le souhaitent.
(ii) arrêter en commun accord avec les AUEA le planning et les thèmes sur lesquels
elles veulent recevoir la formation (besoins).
10.6. Au niveau d’ Organisation et gestion des projets participatifs en irrigation :
Pour assurer un bon déroulement des différentes composantes du projet, il y a lieu
d’élaborer un chronogramme détaillé et de mettre en place un système de suivi sur
la base des indicateurs qualitatifs et participatifs.
11. Les enseignements
En vue d’éviter les problèmes rencontrés lors du déroulement du projet PMH Nord
et de capitaliser ainsi cette expérience pour en profiter dans les projets similaires, il
est nécessaire d’en tirer les enseignements qui s’imposent :
1. au niveau du montage.
- Il est temps d’ élaborer une approche cohérente et commune en matière de PMH
et d’ homogénéiser le mode d’ intervention dans ce domaine indépendamment de la
source de financement en adoptant une même approche sur le plan technique et
sur le plan participatif.
- Bien évaluer les difficultés spécifiques à la PMH : accès, intempéries, éloignement
des lieux d’approvisionnement en matériaux de construction, dispersion des sites
cibles etc... et les prendre en considération dans l’estimation des délais d’ exécution
et des moyens nécessaires à mettre en place.
- Tout projet d’ une certaine importance doit prévoir une formation continue dans les
thèmes adéquats au profit du personnel concernés. Ceci permettra de gagner en
terme d’encadrement des différentes activités du projet et en terme de capitalisation
de l’expérience à travers le personnel formé.
- Les moyens nécessaires à l’ exécution du projet doivent être mis en place avant son
démarrage. Prévoir un système de suivi-évaluation, non seulement pour analyser
l’impact d’aménagement, mais également en vue d’améliorer l’approche adoptée à
la lumière des résultats obtenus au cours de l’exécution.
145
- Fixer dès le départ les critères d’éligibilité objectifs et compatibles avec la PMH,
tels que l’existence des ressources en eau, la superficie minimale.
2. Les études
-Simplification des études.
Les études doivent être simples et efficaces tout en allant droit au but. Ces études
devront durer pendant deux exercices budgétaires. Pour cela elles doivent se
dérouler en deux étapes.
1- Une étude de définition dans la zone du projet qui aura comme objectif de :
* Identifier les bénéficiaires qui sont réceptifs et preneur du projet en vue d’éviter les
mauvaises surprises dans l’avenir. Hiérarchiser dans l’ordre de priorité les besoins
de la population en matière de projets de développement.
* Définir les besoins en études pour chaque périmètre, ce qui permettrait d’élaborer
au moins deux types de termes de référence : un pour les périmètres qui ne
nécessitent que le diagnostic du réseau et la réalisation des levés au sol, ( profils en
long et plans côtés ) et l’avant métré destiné à l’établissement du DAO des travaux,
l’autre pour les périmètres plus complexes qui nécessitent l’étude des autres aspects
qui seront justement identifiés.
* Arrêter définitivement, sur la base des critères précités, la liste des périmètres à
intégrer dans le projet.
2- Une étude d’exécution.
Une étude d’exécution qui sera consacrée à : Elaborer le diagnostic du réseau ; La
réalisation des travaux topographiques ( levé au sol) ; L’établissement des plans
d’exécution des ouvrages ; Un mémoire explicatif et une note de calcul ; Une
note sur les aspects spécifiques le cas échéant ; L’avant métré. En plus, les lieux
d’approvisionnement en matériaux de construction. Ces lieux doivent être identifiés
( à titre indicatif ) dans le cadre de ces études en vue de bien estimer les coûts et
aider les entreprises à mettre les prix plus justes et raisonnables.
3. Les travaux :
- Elaborer un CPC de PMH et le CPS doit être réservé uniquement aux descriptions
spécifiques à chaque périmètres ( ou type de périmètres ).
- Prévoir des délais raisonnables en fonction des difficultés que présentent chaque
périmètre.
- Faire un bon choix des entreprises.
4. L’approche participative.
L’ approche participative doit être adoptée depuis le montage du projet entre tous
les partenaires et à tous les niveaux :
146
5. La constitution des AUEA.
La constitution des AUEA doit se faire d’une manière participative et ne doit pas être
une condition préalable au projet, c’est à dire, après avoir sensibiliser les agriculteurs
sur tous les aspects du projet et de l’organisation en AUEA, la liberté du choix
devra leur être laissée. Et l’administration prendra comme partenaire l’organisation
traditionnelle des agriculteurs qui a déjà la charge de la gestion et de l’entretien du
réseau et qui peut se transformer éventuellement en AUEA avec le temps.
Par ailleurs, pour surmonter les difficultés rencontrées au niveau de la condition de
la contribution des AUEA à l’investissement, il est nécessaire de la leur annoncer
au départ avec toute clarté et transparence et leur laisser la liberté du choix, mais
encore faut il arrêter les modalités de cette contribution.
6. La formation des AUEA.
La formation des AUEA doit être montée sur la base d’une approche participative, et
effectuer en amont du projet c’est à dire : (i) n’intégrer dans le programme de
formation, que les AUEA qui le souhaitent. arrêter en commun accord avec les
AUEA le planning et les thèmes sur lesquels elles veulent recevoir la formation. Les
cadres des DPA peuvent se charger de cette opération moyennant des motivations
sous forme de frais de déplacement par exemple et leur formation au préalable.
7. Organisation et gestion du projet.
- Pour assurer un bon déroulement des différentes composantes du projet, il y a lieu
d’élaborer un chronogramme détaillé et de mettre en place un système de suivi sur
la base des indicateurs précis, par exemple : taux d’engagement, taux d’émission
et taux de décaissement.
147
- Créer un comité local au niveau de la DPA qui se réunira périodiquement sous la
présidence du DPA et composé de tous les chefs de services intervenants dans le
projet pour examiner l’état d’avancement et trouver des solutions aux problèmes
éventuellement rencontrés. Ces réunions seront sanctionnées par un compte rendu
destiné à la DAHA.
- créer un comité national présidé par le Directeur des Aménagements Hydro
Agricoles et sera composé, en plus des DPA, des représentants des bailleurs de
fonds et du ministère des finances, ce comité se réunira au moins une fois par an
en vue d’évaluer les résultats obtenus sur la base des indicateurs de suivi et de
prendre éventuellement les mesures qui s’imposent pour résoudre les difficultés
rencontrées.
- Définir les tâches et les responsabilités de chaque intervenant et veiller à leur
respect.
- Les Ordres de services doivent être notifiés en temps réel et doivent être transmis
à la cellule et à la DAHA dans les 15 jours qui suivent leur notification pour permettre
à la direction centrale d’assurer, au même temps que les entités d’exécution, le suivi
de gestion des marchés et faciliter par la suite l’approbation, le cas échéant, des
décomptes définitifs.
- Transmettre à la cellule aux temps opportun les pièces comptables nécessaires à
la procédure de décaissement.
Références Bibliographiques
- Actes d’atelier, agriculture et développement durable méditerranée, Agropolis, IHEAM de Bari, 1997 ;
- CIHEAM International, Master of science, aide à la décision au niveau d’un périmètre irrigué : essai de
mise en oeuvre des modèles multi agents, Fraj Chemak, n° 50, 1999 ;
- Institut allemand de développement, amélioration de la participation des associations des usagers des
eaux d’eau dans les communes rurales du Maroc ; Bonn 2001 ;
- Patrich Rateau et al, Représentations sociales et processus sociocognitifs, presse universitaire de
rennes, 2009 ;
- Philippe Bernoux, la sociologie des organisations, Seuil 1985 ;
- Ridouane BERRHAZI, changement climatique et gestion intégrée de l’eau pour une agriculture durable
et réduction des écarts de connaissance ; Afrique du sud Johannesburg ; 22 au 26 novembre 2010.
- Ridouane BERRHAZI, communication présentée sur la participation des associations des usagers des
eaux agricoles dans les aménagements hydro agricoles – ces des provinces du nord marocain ; revue
hommes terres et eaux ; numéro 143/144 septembre 2009 à Rabat Maroc
- Science et technologie ; indigenous knowledge systems policy ; département science and technology ;
republic south africa ; Pretoria ; novembre 2010.
148
Evaluation et caractérisation des caïlcédrats (Khaya
senegalensis (Desr.) A. Juss.) d’alignement de la ville
de Ouagadougou
GANABA S., KANDO L.F., COMPAORÉ P., OUADBA J.-M., et SOULAMA S.
Département Productions Forestières, INERA, 03 BP 7047 Ouagadougou, Burkina Faso,
[email protected]
Résumé
Dans la ville de Ouagadougou, l’arbre d’alignement emblématique, remarquable
par le nombre, l’âge et l’histoire dans la ville de Ouagadougou est bien le caïlcédrat
ou acajou du Sénégal (Khaya senegalensis (Desr.) A. Juss.). C’est un arbre natif
qui a été utilisé en plantation d’alignement pendant la colonisation dans des
conditions de travaux forcés. En outre, cet arbre est considéré sacré par les mosse.
Le caïlcédrat ou acajou du Sénégal, espèce ligneuse de la famille des Méliacée et
native de l’Afrique tropicale. On le trouve le plus souvent comme arbre d’alignement
dans les vieilles rues coloniales des villes africaines. En effet, il a fait l’objet de
plantation linéaire le long des routes, et également des plantations de production
de bois d’œuvre et d’énergie au cours de la période coloniale. Appelé « arbre de
l’indépendance » au Burkina Faso, il est emblématique, est un arbre mémoire des
travaux forcés de l’époque coloniale.
Ceci explique pourquoi ces plantations ont été délaissés voir méprisées par la
population. Il est aussi négligé pendant les travaux d’aménagement et de voirie
après l’indépendance du fait de l’absence de politique de gestion de ces plantations
urbaines. Or les villes sont les lieux de pollution de l’environnement. Les arbres
jouent un rôle épurateur en fixant le carbone, réduisant les gaz à effets de serre
et procurant de nombreux bienfaits aux populations, d’où leur importance en ville.
Malheureusement dans les villes africaines l’accent n’était pas mis, jusqu’à un
passé récent, sur ce patrimoine forestier urbain précieux qui se dégrade.
Au rythme de régression de la population, le caïlcédrat pourrait disparaître du paysage
urbain par l’absence de renouvellement. Pour toutes ces raisons, le département
Productions Forestières de l’INERA a entrepris un inventaire du potentiel arboricole
des caïlcédrats d’alignement de la ville de Ouagadougou.
L’objectif est de savoir ce qui reste de la population urbaine de caïlcédrats, et de
fournir les informations techniques nécessaires à la gestion de ces arbres par les
services techniques compétents de la commune et du ministère en charge de
l’environnement.
149
Il s’est agit d’évaluer par inventaire exhaustif leur nombre, leur état sanitaire, leur
utilisations et le potentiel de séquestration de carbone, et leur identification par géoréférencement au G.P.S des pieds.
Les mesures dendrométriques ont concernées la hauteur du fût et la circonférence
du tronc de chaque arbre et le recouvrement du houppier de l’arbre.
Les résultats obtenus après l’inventaire nous ont permis de dénombrer 4177
pieds géo référenciés de caïlcédrat, répartis essentiellement dans la vieille ville au
centre. L’arrondissement de Bogodogo comporte le plus nombre de pieds avec
1684 individus. La plupart des rues bordées de caïlcédrats sont monospécifiques
à part quelques unes qui renfermaient d’autres espèces telles que Peltophorum
ferrigineum, Azadiractha indica, Terminalia mantally, Eucalyptus camaldulensis,
Delonix regia en plus de Khaya senegalensis.
Avec la circonférence il a été déduit le volume de bois sur pied et la quantité de
carbone séquestrée par les pieds de Khaya senegalensis. Les hauteurs et les
circonférences sont différentes d’un arrondissement à l’autre a cause des différentes
dates de plantations et des différents types de sols. Cette étude qui s’étendra aux
autres communes et qui concernera tous les arbres des plantations d’alignement
des communes urbaines du Burkina Faso permettra de connaitre le potentiel
forestier de nos villes et de suivre son évolution face à l’urbanisation, à variabilité et
au changement climatique.
Le recouvrement du sol par les houppiers de caïlcédrat est de 247 448 m2 soir un
taux de recouvrement de 0,067% de la ville. La biomasse totale en bois est de 10
147 tonnes. Le taux de carbone séquestré par ces plantations d’alignement est de
4 769 tonnes.
Les types d’utilisations des caïlcédrats sont l’affichage publicitaire, le parcage
d’engins, le petit commerce, et l’embellissement. Le bois de Khaya senegalensis
est très apprécié pour diverses raisons entre autres pour sa facilité à travailler et
fabriquer des meubles.
150
151
Mais des contraintes existent.
Les troncs de la plupart des plantations d’alignement de caïlcédrat sont marqués de
blessures et de cicatrices laissées par les pointes, les agrafes et les punaises des
affiches. Lors des travaux de bitumage des voies, l’espace réservé aux plantations
d’alignement n’est pas pris en compte et les interférences des installations des
concessionnaires (SONABEL, de l’ONEA et de l’ONATEL…) engendrent des
coupes fréquentes et plus ou moins sévères de ces arbres.
Les arbres qui ne sont pas élaguées tombent en saison pluvieuse et occasionnent
des dégâts. C’est pourquoi ils sont progressivement élagués par la municipalité
pour réduire le poids des arbres et équilibrer les parties aérienne et souterraine par
la taille des grosses branches, afin de sécuriser les citoyens et les infrastructures.
Enfin, les arbres morts sont sculptés pour leur redonner « une seconde vie » selon
l’initiateur Mr Grégoire Sawadogo.
Il est nécessaire de poursuivre et d’intensifier la plantation de caïlcédrats d’alignement
et de les entretenir dans les communes.
Mots clés : Arbre d’alignement, Khaya senegalensis, répartition, utilisations, stock
de carbone, élagage, sculpture, commune de Ouagadougou.
152
Modélisation du fonctionnement hydrique du barrage-réservoir
de Boura, Burkina Faso : Application du modèle WEAP
FOWE Tazen1, KARAMBIRI H.1 & PATUREL J-E1-2
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE). Centre Commun de Recherche
Eau et Climat, Laboratoire Hydrologie et Ressources en Eau, 01 BP 594 Ouagadougou 01, Burkina
Faso.
2 IRD-Université Montpellier 2, HydroSciences Montpellier, Case courrier MSE, Place Eugène
Bataillon, F-34095 Montpellier Cedex 5, France. [email protected],
Résumé
Le barrage de Boura est situé dans la région Centre-Ouest du Burkina Faso, dans
une zone caractérisée par un climat Sud soudanien. Il draine un bassin versant
d’une superficie d’environ 150km². Les bilans hydriques d’une retenue constituent
une problématique majeure dans de nombreuses études. Cette étude se propose de
quantifier au mieux les différents éléments constitutifs du bilan en termes d’apports
et de sorties au niveau du barrage de Boura en vue d’une gestion rationnelle de
l’eau disponible. Un dispositif hydro-pluviométrique a été installé à ce sujet depuis
mars 2012.
Le suivi des cotes au centimètre près du barrage permet à travers les lois
volumétriques (courbes hauteur-surface et hauteur-volume) construites d’avoir une
photographie de l’évolution des stocks d’eau et de la variation de la surface du
miroir de la retenue. Entre mars et juin, la cote du plan d’eau a diminué de l’ordre
de 0.83 m correspondant à une baisse de la capacité d’environ 0.53 million de
m3. Pendant la campagne hivernale 2012, le déversement a duré 63 jours avec
un volume cumulé estimé à 5.83 millions de m3. Les volumes de crue au pas
de temps d’enregistrement des cotes sont reconstitués sur la base de certaines
approximations. Une comparaison de ces derniers avec les sorties des modèles
globaux déterministes de transformation de pluie-débit mis en œuvre sur le bassin
versant au pas de temps mensuels. Certains termes du bilan hydrique du réservoir
seront estimés soit pendant la saison sèche, soit pendant la période hivernale.
Le modèle Water Evaluation And Planning system (WEAP) suppose qu’un barrage
s’opère dans quatre (04) zones : Zone inactive (capacité morte), zone tampon
(satisfaction limitée des demandes), zone de conservation (pas de restriction dans
les lâchers) et zone de contrôle de la crue. Dans le cas des petits barrages comme
le nôtre, les zones tampon et de conservation sont confondues et constituent la
capacité active du barrage. WEAP modélise les bilans hydriques des retenues sur
la base du principe de conservation de la masse. Cet outil permettra de simuler les
stocks d’eau et les cotes de la retenue qui seront comparés aux observations.
Mots clés : Petit barrage, méthode de bilan, simulation, WEAP, Burkina Faso
153
Pejoration hydroclimatique et cultures de contre saison dans
la commune de lokossa au benin
ETENE Cyr Gervais
Laboratoire Pierre Pagney «Climat, Eau, Ecosystème et Développment « (LACEEDE),
Département de Géographie, Université d’Abomey-Calavi (République du Bénin)
[email protected]
Résumé
Dans le contexte des perturbations climatiques actuels et surtout avec la crise
alimentaire observer ce dernier temps, la question de la maîtrise de l’eau paraît de
plus en plus importante. La République du Bénin et plus précisément la commune
de Lokossa malgré une pluviométrie annuelle d’environ 1200 mm est confrontée un
sérieux problème de mobilisation de l’eau pour les cultures de contre saison, et ce
paradoxe mérite une réflexion sérieuse.
Les données pluviométriques collectées à la direction de météorologie ont été traitées
par des outils statistiques. Les investigations de terrain ont permis de discuter avec
les différents acteurs (populations, autorités locales, agents d’agriculture, etc.). A
cet effet, la Méthode Active de Recherche Participative (MARP), les observations
participantes ont été mises à contribution.
Les analyses montrent que la durée de la saison humide au cours de laquelle les
eaux pluviales dépassent largement les besoins des populations se rétrécit. Par
contre la durée de la saison sèche s’allonge si bien que les eaux se raréfient et
les populations endurent des difficultés pour mobiliser à l’eau pour les cultures et
pour d’autres usages. La définition de stratégie de mobilisation des eaux pendant
la saison pluvieuse pour diverses utilisations dans le cadre de la gestion intégrée
des ressources en eau s’impose comme outils de développement de l’agriculture
durable.
Mots clés : Lokossa, eaux, culture de contre saison, stratégies
154
Rationalisation des réseaux hydrologiques marocains
Cas du bassin versant de Sebou
Akil ABBOUDI1, Abdel-Ali CHAOUNI2 et Abderrahim LAHRACH3
1 Faculté des Sciences et Techniques, Fès, [email protected]
2 Faculté Polydisciplinaire, Taza, [email protected]
3 Faculté des Sciences et Techniques, Fès, [email protected]
Introduction
L’installation du réseau hydrologique permet l’étude et l’évaluation de plusieurs
phénomènes hydrologiques, c’est un élément essentiel qui permet de fournir
l’information concernant les débits des rivières et les précipitations reçues par le
bassin versant...
Les stations constituant le réseau sont distribuées dans l’espace, à partir desquelles
les relevés seront établi pour acquérir un grand nombre de données : tels la lame
d’eau, débit, estimations des crues…, cependant dans plusieurs pays la conception
des stations est élargie, il est clair qu’au cours de ces derniers décennies la densité
a varié, mais des contraintes budgétaires ont fait en sorte que plusieurs stations ont
cessé de fonctionner ainsi leur nombre a diminué ce qui impose un nouvel objectif :
l’élaboration d’une stratégie raisonnable censée à minimiser la perte d’information .Donc
la fermeture d’un point de mesure entraîne la perte de l’information collectée, celle-ci est
nécessaire à la solution des problèmes économiques et scientifiques d’aménagement
et gestion des ressources, pour cela la Rationalisation est la clé.
Le réseau hydrologique marocain se compose de stations pluviométriques et
hydrométriques, la localisation de chaque point de mesure se fait arbitrairement d’où
résulte des distributions inégales cependant des redondances d’informations sont
repérés sur quelques sites alors que d’autres se caractérisent par des insuffisances
d’information hydrologique.
Dans le présent travail ; dont L’objectif est d’élaborer une stratégie raisonnable
pour minimiser la perte d’information. , la zone d’étude est le réseau hydrologique
du Bassin versant Sebou vu l’importance de sa situation géographique ainsi c’est la
clé de voûte du réseau hydro électrique et d’irrigation du Maroc.
A partir du site d’étude les étapes suivies sont :
•Identifier les stations représentant une redondance de l’information hydrologique
•Regrouper les stations de même similitude
•L’exploitation des résultats pour établir des cartes de prévision des précipitations
155
Présentation de la zone d’étude
Le bassin du Sebou s’étend sur une superficie d’environ 40 000 km², qui représente
seulement 6% de l’aire du territoire national mais dont la population, estimée à 6,5
millions d’habitants en 2003, représente 21% de l’ensemble national. Localisé au
centre du pays, le bassin du Sebou est marqué par un contexte géographique et
climatique très diversifié.
Le climat régnant sur l’ensemble du bassin du Sebou est de type méditerranéen à
influence océanique et devient continental vers l’intérieur. Il se manifeste par des
vents pluvieux de secteur Ouest et des précipitations qui diminuent en s’éloignant
de la mer et dans les vallées protégées comme celles du Beht ou du haut Sebou
avant d’augmenter rapidement sur les versants du Rif.
Le réseau hydrologique du bassin Sebou est caractérisé par une densité des postes
pluviométriques satisfaisante dans la zone centrale du bassin, par contre, dans les
zones hautes du bassin, la densité devient faible.
L’objectif du travail est d’élaborer une stratégie raisonnable pour minimiser la perte
d’information hydrologique.
Techniques et méthodes
La méthodologie suivie consiste sur la combinaison de plusieurs approches à
savoir les analyses de corrélations conduit à répondre aux besoins de rationalisation,
repère les stations reliées, c’est le point départ qui conduit à minimiser la perte des
informations la corrélation est élevée pour les stations voisines dont les distances
de séparation sont minimales la reconstitution des informations des stations
supprimées peut se faire à partir des stations voisines qui révèlent une variance
petite.
La classification hiérarchique montre que seule les stations très proches qui sont
favoriser à se regrouper, ces stations se trouvent au sein du même bassin ou à la
limite des sous bassins voisins. La description de la variabilité des précipitations
dans l’espace est fondamentale pour l’augmentation de densité du réseau les
méthodes géostatistiques tel que le krigeage consistent à prédire des réalisations
d’une variable variant continûment sur un domaine spatial
Résultat et discussions
- Arbre hiérarchique ou dendrogramme :
L’arbre de classification permet d’arranger les stations qui représentent la même
information hydrologique.
156
Fig 2 : Dendrogramme de la classification hiérarchique
157
- Etablissement des Cartes des isohyètes :
Grace aux valeurs estimées par le krigeage on trace des isohyètes à partir des
moyennes des précipitations annuelles des postes traités dans la présente étude ;
corrigées et ramenées à la période de 1970-2009
Fig.6 : Carte des isohyètes (0-500m)
Fig. 7 : Carte des isohyètes (500-1000m)
158
Fig. 8 : Carte des isohyètes (>1000m)
Ces méthodes sont appliquées pour le développement des cartes de prévision des
précipitations aux différents sites du bassin, cette étude a permis de décrire l’ampleur
des précipitations au niveau des chaînes du moyen atlas et les paramètres qui
influencent le déclenchement des précipitations. Les stations qui se situent aux
altitudes et sur les versants exposés aux vents connaissent de forte précipitation
d’où la nécessité de la description de la variabilité des précipitations dans l’espace
pour l’augmentation de densité du réseau hydrologique.
Conclusion
La méthodologie de rationalisation proposée est essentiellement basée sur
l’application des approches statistiques pour évaluer la pertinence des stations d’un
réseau de point de vue statistique et supprimer la station dans le cas où ceci s’avère
inévitable.
159
Intra-seasonal variability of the Congo basin climate system
during 1979-2010
ZEBAZE Sinclaire1, André LENOUO2 and Clément TCHAWOUA1
1 LEMAP, Department of Physics, Faculty of Science, University of Yaoundé
2 Department of Physics, Faculty of Science, University of Douala
E-mail : [email protected]
Abstract
Theoretical studies of atmospheric dynamics developed around the equatorial zone
suggest that major climate mechanisms operate there, especially at intra-seasonal
scales and these have a significant impact on water resources in the Congo basin.
There is therefore needed to be able to provide reliable predictions especially
at the intraseasonal. In the first hand, we have characterized the intra-seasonal
variability of convection and its role in the hydrological cycle in the Congo basin.
In the second hand, FFT analysis of wind, spectral analysis of OLR (Outgoing
Longwaves Radiations) over Congo basin reveals large oscillation of convection.
Composite method based on the phase of convection reveals different between
theoretical equatorial waves and observation. Dynamics of convectively coupled
equatorial waves and their dependence on convection scheme are studied within
shallow water model. The model produces convectively coupled Kelvin waves that
are remarkably persistent and dominate the variability within Congo basin. There is
the large evidence and coherent fluctuation in the rainfall and wind fields at intraseasonal time scale (10- 60 days) over Congo basin, characterizing by the climatic
event from the analysis of air temperature, relative humidity, rainfall indices, the
frequency of rainy days and duration of rainy seasons. There is persistent link and
interaction between equatorial Kelvin waves, intra-seasonal variability synoptic
variability and precipitation.
Keys words : Intra-seasonal, Kelvin waves, Convection, Congo basin
160
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Mise en evidence de la recharge indirecte au travers d’une
ravine du site de katchari-dangade (nord burkina) par suivi
temporel de resistivites.
Maxime WUBDA1, Marc DESCLOITRES1, Moussa BOUKARI2, Olivier RIBOLZI3,
Yann LETROQUER3
1 IRD, Institut de Recherche pour le Développement, 08 BP 841 Cotonou Bénin.
[email protected]
2 LHA/UAC, Laboratoire d’Hydrologie Appliquée / Université d’Abomey-Calavi Bénin
3 IRD, Institut de recherche pour le Développement, Vientiane - Laos
Résumé
Le contexte sahélien dans lequel se trouve le site de Katchari-Dangadé est marqué
par des conditions climatiques et pédologiques peu favorables à l’infiltration. Aussi,
étudier la recharge des nappes dans cette zone revient à détecter un processus dont
la manifestation est sans doute très faible. De nos jours, il est cependant possible
de la localiser en utilisant des méthodes géophysiques.
L’approche géophysique dans l’étude de ce processus se fait classiquement en deux
étapes : une phase exploratoire visant la détermination des zones potentielles de
recharge et le suivi temporelle dans les zones clés pour la quantification proprement
dite du phénomène.
Cette démarche appliquée au site de Katchari-Dangadé a permis de localiser une
zone d’infiltration latérale sous une ravine qui a fait l’objet d’un suivi temporel par
tomographie de résistivités (ERT). Grace à l’utilisation du logiciel de modélisation
DC2DInvRes, il a été possible de réaliser des inversions «time-lapse» pour ressortir
la dynamique temporelle des infiltrations. Nous montrons que les variations de
résistivités observées en inversion peuvent être mises en relation avec des variations
d’humidité de sol mesurées à la sonde à neutron dans des forages de contrôle.
Mots clés : Katchari-Dangadé, sahélien, aquifères de socle, recharge, suivi
temporel, ERT, inversion time-lapse.
164
Impact de l’urbanisation et de l’évolution pluviométrique sur le
niveau de la nappe des sables quaternaires de Dakar (Sénégal)
DIOUF O.C.1, FAYE S.C.1, FAYE S.1, FAYE A.1, WOHNLICH S.2
1 Département de Géologie, Faculté des Sciences et Techniques, Université Cheikh Anta Diop de
Dakar (UCAD) Dakar-Fann, BP 5005 ; mail : [email protected]
2 Ruhr University of Bochum, Department of Applied Geology, Universitaetsstr. 150, D-44801 Bochum,
Germany.
Résumé
La région de Dakar est caractérisée par une forte croissance démographique
avec une occupation anarchique de l’espace depuis la sécheresse des années
70. La zone péri-urbaine repose sur une nappe sableuse libre dont la profondeur
est généralement faible. Une remontée du niveau piézométrique de cette nappe
contribue en partie aux phénomènes d’inondation urbaine récurrents ces dernières
années, provoquant des problèmes environnementaux et sanitaires. Dans ce
contexte, la présente étude a été entreprise afin de caractériser l’impact de
l’urbanisation et de la pluviométrie sur le niveau de la nappe des sables quaternaires
de Dakar Ainsi, l’analyse des indices climatiques a permis de caractériser l’évolution
de la pluviométrie qui constitue la principale source de recharge de la nappe. Ces
indices qui présentent une grande variabilité interannuelle permettent de distinguer
d’une manière générale deux périodes humide et sèche. Quand à l’analyse des
chroniques piézométriques, elle indique une remontée de la nappe dans la zone
péri-urbaine du fait du défaut d’assainissement et une baisse en zone rurale liée à
la pluviométrie déficitaire des années 70.
Mots clés : Pluviométrie, évolution piézométrique, eaux souterraines, nappe des
sables quaternaires de Dakar.
165
I Introduction
La nappe des sables quaternaires située dans la région de Dakar joue un rôle
important dans l’alimentation en eau potable et l’irrigation surtout en zone rurale.
L’exploitation de cette nappe découverte en 1945 a commencé en 1950 avec un
débit de 15000 m3/j. La dégradation de la qualité des eaux de la nappe des sables
quaternaires qui atteint des proportions inquiétantes a poussé la SONES (Société
Nationale des Eaux du Sénégal) à diminuer considérablement les débits pompés
pour l’alimentation en eau potable de la population Dakaroise. Actuellement
l’aquifère est exploité par trois forages à un débit de 1300 m3/j.
Ainsi, la diminution des débits pompés peut provoquer une hausse des niveaux
piézométriques de la nappe sableuse et affleurante accentuant ces inondations
hivernales. Dans le présent article, l’on se propose d’étudier la variation spatiotemporelle du niveau de la nappe de la nappe des sables quaternaires de Dakar en
fonction de la pluviométrie et de l’urbanisation.
II Description de la zone d’étude
La région de Dakar est située sur la pointe occidentale du continent africain à l’ouest
du Sénégal entre les longitudes 16°55’ et 17°30’ Ouest et les latitudes 14°55’ et
14°35’ Nord (fig. 1). Elle présente une superficie de 550 km2 (environ 0,2 % du
territoire) et abrite plus de 24 % de la population nationale. La région de Dakar a
connu une forte croissance démographique depuis les années 50. Sa population
est passée à 583 000 habitants en 1971 à 2,5 millions en 2006. Dans la zone périurbaine cette population est estimée à 1 154 316 habitants avec une densité de
9335 habitants/km2.
Figure 1 : Carte de localisation de la zone d’étude montrant l’occupation du sol en 2006
166
L’évolution de l’occupation du sol à partir des photographies aériennes (1942,
1966, 1978) et des images satellitaires (1972, 1986, 1995, 2006) montre une nette
augmentation des surfaces habitées. Elles passent de 3 591 ha en 1966 à 14 968
ha en 2006 (soit un taux annuel moyen de 284 ha/an) (Dieng, 2009 ; Sow, 2009).
Sur le plan climatique, la région de Dakar appartient à la zone soudano-sahélienne
caractérisée par deux saisons : une saison humide qui dure environ 5 mois (juin à
octobre) et une saison sèche qui occupe tout le reste de l’année (Le Borgne, 1988
; Olivry, 1989).
La pluviométrie moyenne mensuelle indique que la presque totalité des pluies
est observée durant les mois de juin à octobre avec un maximum au mois d’août.
Les températures moyennes mensuelles enregistrées entre 1970 et 2008 sont
inférieures à 30 ºC.
Du point de vue géologique, la région de Dakar appartient au bassin sénégalomauritanien, le plus vaste des bassins côtiers de la marge nord-ouest de l’Afrique. A
l’affleurement apparaissent presque exclusivement des dépôts quaternaires sableux
ou sablo-argileux (Bellion, 1987). Cette formation sableuse constitue le réservoir
dans la région de Dakar, elle se superpose aux marnes imperméables d’âge éocène.
Ce système se compose de sables moyens à fins avec des intercalations d’argiles
sableuses par endroits. Son épaisseur varie entre 5 m (sud-est) à 40 m (Ouest)
et 75 m (nord-ouest). Les valeurs de perméabilité de l’aquifère de Thiaroye sont
variables et vont de 10-4 m/s à Thiaroye à 5.10-4 m/s autour du Lac Mbeubeuss.
III. Matériels et méthodes
La méthodologie utilisée dans cette étude consiste en différents points:
- L’analyse de la pluviométrie journalière à la station de Dakar-Yoff a été réalisée
pour la période 1950-2008 ;
- Des «Thalimede Orpheus mini» installés au niveau des piézomètres (PSQ1 et
P3-1) localisés en zone urbaine (2010–2012) ont permis de suivre le niveau de la
nappe en réponse à la pluviométrie. En plus, un suivi à long terme du niveau de la
nappe a été effectué depuis 1976 sur quelques piezometres, situés en zone rurale
(PS8, PS10, PS11 et P2-7) et en zone urbaine (P2-6, P2-2 et P2-5) pour voire
l’impact de l’urbanisation sur le niveau de la nappe;
IV. Résultats et discussions
IV.1. Evolution de la pluviométrie à la station de Dakar-Yoff
La pluviométrie au niveau de la station de Dakar-Yoff de 1900 à 2008, montre
une grande variabilité interannuelle (fig. 2). Cette irrégularité de la pluviométrie
sur cette période est surtout marquée par une succession d’années humides et
sèches. L’analyse de cette figure montre une tendance à la baisse de la pluviométrie
observée à partir des années 70 et liée à l’installation de la période de sécheresse.
167
La moyenne interannuelle est passée de 550 mm avant les années 70 à 350 mm
soit une baisse d’environ (15%) par rapport à la moyenne de référence (1961-1990)
qui est de 410 mm.
L’analyse de cette pluviométrie par les indices climatiques à partir de la représentation
du nombre de jour pluvieux (Prcp1) en fonction des années montre une alternance
de pics et de creux comme pour la pluviométrie interannuelle (fig. 3a). La diminution
du nombre de jour de pluie passe de 35 jours en moyenne pour la période 1950
-1970 à 23 jours après les années 70. Cette période de sécheresse s’illustre
également par le nombre de jour de pluie dont la valeur est inférieure à la moyenne
de référence (1961-1990) qui est de 26 jours.
1,5
1
2008
2005
2002
1999
1996
1993
1990
1987
1984
1981
1978
1975
1972
1969
1966
1963
1960
1957
1954
1951
1948
1945
1942
1939
1936
1933
1930
1927
1924
1921
1918
1915
1912
1909
1906
1903
0
1900
Ecarts pluviométriques
0,5
-0,5
-1
Années
Ecart par rapport à
la moyenne
Figure 2 : Ecarts pluviométriques à la station de Dakar-Yoff par rapport à la moyenne 1961-1990
durant la période 1900- 2008
1,5
1
0,5
0
-0,5
-1
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
1972
1970
1968
1966
1964
1962
1960
1958
1956
1954
1952
3
2
1
0
-1
-2
1950
Ecart par rapport à
la moyenne
Annérs
Années
Figure 3 : Indices pluviométriques normalisés par rapport à la moyenne (1961-1990) : a) Prcpl et
b) R3days. La ligne en pointillée représente la moyenne mobile sur 10 ans.
168
Quant au maximum de la précipitation cumulée sur 3 jours consécutifs (R3days), il peut
renseigner sur les années à pluviométrie excédentaire ou déficitaire. D’une manière
générale, cet indice permet également de distinguer deux périodes (fig. 3b) : une
période allant de 1950 à 1970 pendant laquelle la fréquence des événements pluvieux
est assez importante et une période sèche (1971-2008) qui se caractérise par une
rareté de la succession des jours pluvieux. Pendant cette période, les années 1972 ;
1976 ; 1990 ; 1991 et 2002 sont caractérisées par une absence de succession de 3 jours
pluvieux. Ces différentes années correspondent à des périodes de sécheresse. Elles
ont certainement contribué pour une large part à la baisse des niveaux piézométriques
observée sur la nappe.
IV.2. Evolution de la piézométrie
Les données recueillies par les thalimèdes montrent une remontée de la nappe
de juillet à octobre et une baisse pour le reste de l’année. Cette remontée dépend
de la quantité de pluie tombée durant l’année et varie entre 1,2 m en 2010 à 0,5
m en 2011 où une pluviométrie respective de 595 mm et 330 mm a été recueillie.
Au piézomètre PSQ1 situé à Diamaguène, une remontée de l’ordre de 1 m a été
observée (fig.4).
Figure 4 : Variations journalières de la piézométrie entre février 2010 et avril 2012 à Thiaroye/Mer
(P3-1)
169
Niveau piézométrique (m)
Rainfall
P2-6
P2-2
400
P2-5
350
300
250
200
150
100
Pluviométrie ( mm)
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
50
15915915915915915915915915915915915915915915915915915915
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
9
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
0
Années
Figure 5 : Evolution de la piézométrie par rapport à la pluviométrie en zone urbaine
Le suivi à long terme du niveau piézométrique montre une baisse de la nappe au
niveau des piézomètres PS8, PS10 et PS11 situés en zone rurale. Cette baisse qui
varie entre 2 et 3 m pourrait être liée aux sécheresses répétitives qu’a connues la
zone depuis les années 70. Cependant, en zone urbaine on observe une remontée
de la nappe qui atteint environ 4 m au P2-6 (Boune) depuis les années 90 qui est
liée à la diminution des pompages et à l’infiltration des eaux usées domestiques du
fait du défaut d’assainissement (fig. 5 et 6). Il faut signaler que le piézomètre P2-7
situé à Tivaouane Peulh reflète ces deux types d’évolutions c’est-à-dire baisse puis
remontée ces dernières années liée certainement à l’urbanisation.
Figure 6 : Evolution de la piézométrie par rapport à la pluviométrie en zone rurale
170
V. Conclusion
La présente étude qui concerne la nappe des sables quaternaires de Thiaroye située
à l’extrême ouest du Sénégal, a permis d’obtenir les renseignements suivants :
- Les indices climatiques qui présentent une grande variabilité interannuelle
ont permis de renseigner sur les années à pluviométrie élevée et les années à
sécheresse aigue.
- L’évolution du niveau de la nappe a montré une remontée des niveaux
piézométriques dans la zone urbaine densément peuplée et une baisse de ceux-ci
dans la zone rurale. Cette remontée des niveaux dans la zone urbaine pourrait être
liée à une baisse des pompages mais également à une «infiltration permanente»
des eaux usées domestiques du fait du défaut d’assainissement.
VI. Bibliographie
Bellion Y.J.C., 1987. Historique géodynamique post-paléozoïque de l’Afrique de l’ouest d’après l’étude
de quelques bassins sédimentaires (Sénégal, Taoudenni, Iullemmeden, Tchad). Thèse de Doctorat ès
Sciences, Université d’Avignon (Paris, France), 302 p.
Dieng N.M., 2009. Analyse des risques hydrologiques avec l’imagerie satellitaire optique: cas des
inondations dans la région de Dakar. Mémoire D.E.A 108p. Dept of geology, Cheikh Anta University
of Dakar, Senegal
Le Borgne 1988. La dégradation actuelle du climat en Afrique entre Sahara et Equateur in la dégradation
des paysages en Afrique de l’Ouest. J.F.RICHARD Ed.,pp17-53.
Olivry J.C., 1989. Hydrogéologie de l’archipel du Cap-Vert. Etude de l’île de Sao Nicolau. ORSTOM,
Séries Etudes et thèses, 372p.
171
Analyse des probabilites d’avènement des précipitations
au Bénin
D.D. LIKPETE ; P.B I. AKPONIKPE
Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique Environnementale (PSHE)
Faculté d’Agronomie (FA), Université de Parakou (UP)
03BP : 351 Parakou Université (Bénin)
[email protected]
Introduction
Le climat revêt une importance particulière dans les sociétés humaines surtout en
matière de production agricole. Toute planification dans l’agriculture nécessite une
bonne compréhension du climat et surtout de la variabilité de la pluviométrie et de
sa répartition. Or la considération des totaux pluviométriques annuels ne donne
que des informations insuffisantes (Cointepas, 1981 ; Sivakumar et al., 1993). La
prévision statistique fondée sur l’analyse fréquentielle des pluies permet de fixer, à
la fréquence désirable, la date optimale du semis et, en conséquence, l’époque de
préparation du sol (Franquin, 1969 ; Virmani et al., 1982). Cette méthode statistique
a comme objectif principal d’utiliser des mesures d’événements passés pour estimer
les probabilités futures d’occurrence (ST-Hilaire, 2007). L’analyse fréquentielle ou
l’estimation des probabilités des pluies pour une région donnée permet d’élaborer et
de mettre en œuvre des stratégies de planification agricole appropriées (Sivakumar
et al., 1993). A l’heure actuelle où les changements climatiques sont au cœur des
préoccupations majeures, il subsiste de nombreuses inconnues quant à l’évolution
et la répartition des précipitations au Bénin. L’objectif de cette étude est de revisiter
le climat du Bénin à travers une analyse fréquentielle des précipitations dans
une approche de l’analyse des précipitations constantes et celle des probabilités
constantes par des méthodes de calculs adaptées afin permettre une meilleure
planification et production dans l’agriculture.
1. Matériels et méthodes
1.1 Milieu d’étude
Cette étude prend en compte tout le Bénin. La république du Bénin est située en
Afrique de l’ouest dans la zone tropicale, entre l’équateur et le tropique du cancer
(entre les parallèles 6°30’ et 12°30’ de latitude nord et les méridiens 1° et 3°30’). Elle
s’étend sur une superficie de 114.763 Km2. Le pays est limité à l’est par le Nigéria,
à l’ouest par le Togo, au sud par l’Océan Atlantique et au nord par les Républiques
du Niger et du Burkina Faso.
172
1.2 Données utilisées
Les données utilisées sont les pluviométries journalières (mm) collectés sur 51
stations pluviométriques et 6 stations synoptiques reparties sur l’ensemble du
territoire et ayant au moins 30 ans de données collectées. Elles ont été fournies
par l’Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en Afrique et à Madagascar
(ASECNA-Cotonou). Les données utilisées dans le cadre ce travail couvrent une
période 33 ans c’est-à-dire dire de 1970 à 2002.
1.3 Méthodes
La méthodologie utilisée dans le cadre cette étude est celle décrit dans le guide
climatique de INSTAT (Stern et al., 2006).
A partir des valeurs pluviométriques journalières, nous avons calculé les cumuls
décadaires. Ensuite, le nombre d’années au cours desquelles la valeur est égale à
zéro, pour chaque décade a été retenu puis une distribution gamma a été attribuée
aux autres valeurs. Par ailleurs, le nombre de valeurs zéro et les paramètres de
la distribution gamma estimés sont ajustés entre les décades grâce à une simple
moyenne mobile centrée d’ordre 5.
- Analyse des précipitations constantes
Nous avons analysé, dans ce but, les modèles gamma obtenus pour déterminer la
probabilité de recevoir plus que 0, 10, 20, 30, 40, 50 et 100 mm de précipitation.
-Analyse des probabilités constantes
Nous avons analysé dans ce cadre les précipitations susceptibles d’être reçue
pour différents niveaux de probabilités (10, 25, 50, 75 et 90%) à partir des mêmes
paramètres de la distribution gamma.
2. Resultats et discussion
Cette partie présente uniquement les probabilités de pluies supérieures à 30 mm ou
plus, à travers le régime régional des précipitations au Bénin suivant quatre décades
(14, 18, 21 et 28) choisies sur les 36 décades de l’année. Calculer les probabilités
pour cette valeur-seuil élevée permet de vérifier si les besoins en évapotranspiration
de 3 mm/jour (30 mm pour la décade) ou plus sont atteints pendant les périodes où
la croissance des cultures est plus intensive.
Pendant la Période du 11-20 mai (décade 14, Fig.a), les probabilités de recevoir
30 mm ou plus de pluies dans la zone de transition soudano-guinéenne (7°N à
8°30N) et la zone soudanienne (8°30N à 12°30N), ne dépassent pas 60% et sont
de l’ordre de 40% dans la région nord de la zone soudanienne alors que dans la
zone guinéenne (6°30N à 7°N), elles sont plus élevées et homogènes ; elles sont
de l’ordre 70%.
173
Figure : Probabilité (%) de pluies≥ 30 mm (a) 11-20 mai ; (b) 21-30 juin ; (c) 21-31 juil ; (d) 1-10 oct
estimé suivant la distribution gamma.
174
Ce qui montre que l’incidence des précipitations est plus précoce dans la zone
guinéenne que dans les deux autres zones du Bénin. Ces résultats sont confirmés
par ceux d’Adam et Boko, (1993) et ceux de Lokossou, (2011) qui montrent que les
précipitations sont plus précoces dans le sud Bénin et les dates de début des pluies
deviennent tardives lorsqu’on évolue du sud vers le nord. Vers la fin de juin (décade
18, Fig b), le régime des probabilités de précipitations est plus homogène sur
l’ensemble du pays. Le déplacement vers le nord du FIT entraine une augmentation
des probabilités dans toute la partie septentrionale du pays où elles varient entre 60
et 75% montrant ainsi que pendant cette période l’activité du FIT devient plus intense
dans la zone. De la côte jusqu’à la latitude de 8°30N, les probabilités atteignent
leurs valeurs maximale et varient entre 65 et 80% confirmant ainsi les résultats
d’ASECNA, (2004) selon lesquels les maxima de pluies sont généralement obtenus
en juin dans la zone guinéenne. A la 21e décade (Fig c) le régime des probabilités
de précipitations dépassent le seuil de stabilité de 70% (Hargreaves, 1974) dans
toute la partie septentrionale du pays et on enregistre des probabilités de plus de
80%. Cette tendance continue jusqu’à la décade 24 (fin août) où l’activité du FIT est
plus intense et les chutes de pluies sont plus importantes, confirmant également les
résultats d’ASECNA, (2004) selon lesquels les maxima de pluies sont généralement
obtenus en août-septembre pour la zone soudanienne. De la côte jusqu’à la latitude
de 8°30N, on note une baisse des probabilités de pluies au cours de cette période
annonçant le départ de la petite saison sèche. Au début d’octobre (28e décade, Fig
d) alors que les pluies se réduisent dans la partie septentrionale du pays, marquant
le départ de l’unique saison sèche, elles connaissent une nette augmentation (plus
de 50%), de la partie méridionale jusqu’à la latitude de Savè marquant ainsi le début
de la deuxième saison des pluies dans cette zone (petite saison des pluies).
Conclusion
Au terme de cette étude, il ressort qu’il existe une grande variabilité dans les
probabilités d’avènement des précipitations à différents régions du Bénin à différents
période de la saison agricole. A la décade 14, les probabilités sont plus homogènes
de la côte jusqu’à la latitude de 8°30N (zone de transition soudano-guinéenne et
la zone guinéenne) par rapport à la zone soudanienne où les probabilités ne sont
pas homogènes avant la décade 18, période au cours de laquelle les précipitations
se déclarent sur l’ensemble du pays. Egalement, le niveau adéquat de précipitation
(précipitations stables) de 70% n’est pas atteint avant la décade 14 dans la zone
guinéenne et soudano-guinéenne et la décade 21 dans la zone soudanienne. Par
ailleurs, les plus fortes probabilités de pluies sont accumulées au cours des mois de
juin et août respectivement de la côte à la latitude 8°30N et dans la zone soudanienne.
175
Reférences bibliographiques
Adam, K. S., et Boko, M. (1993) Le Climat du Benin. Les Editions du Flamboyant/EDICEF,
Cotonou/Benin. Le Benin, 15-18p.
Sivakumar, M. V. K., Maidoukia, A. Stern, R. D. (1993) Agroclimatologie de l’Afrique de l’Ouest: le
Niger. Deuxième édition. (En En. Fr. Résumés en En. Fr.) Bulletin d’information no. 5. Patancheru,
A. P. 502 324, Inde : Institut international de recherche sur les cultures des zones tropicales semiarides, et Niamey-Niger Direction de la météorologie nationale du Niger. 116p.
Stern, R. D., Rijks, D., Dale, I., Knock, J. (2006) Instat Climatic Guide. 322p
176
Numerical case study of an extreme rainfall event during 23
August 2012 over the Garoua Town of Cameroon
Romeo Steve TANESSONG*, Derbetini A. VONDOU, P. Moudi IGRI, F. Mkankam
KAMGA
Laboratory for Environmental Modelling and Atmospheric Physics, Department of Physics, University
of Yaounde 1, Yaounde, Cameroon
[email protected]
Abstract
An exceptional rainstorm affected the Garoua Town of Cameroon during 23 August
2012.
Rainfall totals near the storm center exceeded 50 mm and led to flash floods, loss
of life and severe damage in the area.
This study presents the results of a numerical simulation of this event using the
Weather Research and Forecasting (WRF) numerical model over two nested
domains with horizontal resolutions of 5 km and 1 km.
The model successfully simulated the synoptic circulation and reproduced the
episode with comparable spatial patterns and total accumulated amount of
precipitation to the observed.
177
178
179
180
Modélisation hydrogéologique conceptuelle de la nappe des
sables quaternaires du littoral Nord du Sénégal entre Dakar et
Saint-Louis
FALL, M.Da, KOITA M b , NGOM Sa
a Direction de Gestion et de Planification des Ressources en Eau (DGPRE), BP 14484 - DAKAR,
Sénégal
b Centre Commun de Recherche Eau et Climat, Institut International de l’Ingénierie de l’Eau de
l’Environnement (2iE), BP 594 Ouagadougou 01, Burkina Faso.
[email protected]
Résumé
Cette étude vise à comprendre le comportement hydrodynamique de l’aquifère des
sables quaternaires du littoral nord du Sénégal. Pour ce faire, un modèle numérique
d’écoulement à différences finies est construit. D’abord calé en régime permanent
sur la piézométrie de 2003, le modèle ainsi construit est étudié en régime transitoire.
Ceci a permis d’estimer les paramètres dynamiques les plus incertaines notamment la
recharge et étudier les tendances d’évolution du système sous diverses contraintes :
augmentation des prélèvements, tendance à la baisse de la recharge
Mots clés : Nappe des sables quaternaires, hydrogéologie, modélisation, recharge,
Sénégal
181
Contexte de l’étude
Le littoral nord, appelé région des Niayes, s’étend sur une superficie de 2750
km² et couvre partiellement les régions administratives de Dakar, Thiès, Louga et
Saint-Louis (Fig.1). Il est situé entre les latitudes 14°3’ et 16° N et les longitudes
16° et 17°5’. W. La nappe étudiée est principalement contenue dans les sables
quaternaires à l’Ouest de la route Dakar-Saint-Louis et se prolonge à l’Est dans les
calcaires lutétiens et dans les sables argileux du Continental terminal. Le climat est
caractérisé par une pluviométrie annuelle moyenne comprise entre 250 et 450 mm.
Le littoral nord a connu, au cours de ces dernières décennies des prélèvements
excessifs, pour l’approvisionnement en eau potable de la ville de Dakar et de sa
banlieue, engendrant ainsi la surexploitation de cette nappe. De plus, ces dernières
années ont été marquées par les sécheresses récurrentes des années 1970,
1980 et 1990 au cours desquelles les précipitations ont diminué d’environ 40 %
ayant pour corollaire une diminution de la recharge des réservoirs souterrains.. La
surexploitation de la nappe a entrainé une baisse du niveau piézométrique de 5 à
10 m (Malou, 1989) favorisant l’avancée du front salé (Gaye, 1990). Par ailleurs,
plusieurs travaux récents menés au Sénégal, sur la base de scenarios d’émission
de gaz à effet de serre (G.E.S.), prédisent une augmentation de la température de 2
à 4°C et une baisse de la pluviométrie de 5 à 25 % (Dacosta, et al., 1999).
Dans ce contexte, les modèles numériques de simulations des eaux souterraines
s’avèrent être non seulement des instruments de synthèse hydrogéologique,
mais aussi des outils de dialogue extrêmement efficaces entre l’hydrogéologue
et le planificateur (Ben Hamza and Talhaoui, 2008). Et leur utilisation permettra
de comprendre le mode de fonctionnement de l’aquifère de la nappe des sables
quaternaires ainsi que sa sensibilité aux exploitations et aux variations climatiques
naturelles à travers la présente étude.
Fig. 1 : localisation de la zone d’étude (Source : Schéma Directeur d’Aménagement de la Grande Côte –SDAGC)
182
Matériels et Méthodes
Les données hydrogéologiques nécessaires pour cette étude sont fournies par la
Direction de la Gestion et de la Protection des Ressources de Dakar. Elles sont
constituées relevés du suivi piézométrique de 2000 à 2009 et les logs de forage, les
données d’essai par pompage les débits de d’exploitation, etc.
L’approche méthodologique adoptée comprend une première phase d’élaboration
d’un modèle conceptuel à partir de la compilation des données géologique et
hydrogéologiques disponibles pour la zone. La seconde phase est la simulation
numérique de l’écoulement basée sur la résolution numérique (par la méthode de
differences finies) de l’équation décrivant l’écoulement (Eq.1) en regime permanent
et en regime transitoire sur tout le domaine d’étude. Pour cela, une limite à potentiel
nul est appliquée à l’Ouest et au Sud, le long de la cote océanique puisqu’en ces
endroits, la nappe se jette sur la mer qui, par convention, est de charge nulle. Une
limite à potentiel imposé et différencié de zéro est appliquée au Nord, au Nord-Est
et Est du domine. Une limite à flux nul est appliquée au Sud-Est.
(Eq.1)
Avec
Resulats, discussion et conclusion
L’élaboration d’un modèle numérique d’écoulement à différences finies, en régime
permanent, a permis de caractériser la distribution spatiale de la perméabilité et de
la recharge. En effet, La restitution de l’état piézométrique de la nappe en février
2003 a servi au calage du modèle en régime permanent. Ce dernier s’est fait avec
une recharge globale de 3mm/an et les valeurs de la perméabilité sont comprises
entre
et
avec les plus fortes valeurs situées sur
l’axe du dôme piézométrique parallèlement à la bordure atlantique.
La différence entre piézométrie mesurée et piézométrie calculée permet aussi de
quantifier l’erreur moyenne sur la calibration. Trois paramètres peuvent exprimer
cette différence. Il s’agit de l’erreur moyenne ME (ME= -0,26 m), de l’erreur moyenne
absolue MAE (MAE= 1,44 m) et de l’erreur quadratique moyenne (MSE= 1,60 m)
Ce modèle qui confirme le fonctionnement hydrogéologique de l’aquifère des
sables quaternaires en faisant référence aux données de piézométrie issues de la
campagne de terrain réalisée en 2003, a permis de calculer les différents termes du
bilan hydrique qui s’avère équilibré.
183
L’étude hydrogéologique entreprise dans le cadre de la présente étude a permis
l’identification du comportement hydraulique de l’aquifère des sables quaternaires
du littoral nord du Sénégal et abouti à l’élaboration d’un modèle en 2D aux différences
finies de l’écoulement de la nappe en régime permanent.
Fig. 3 : Validation de la calibration du régime permanent (corrélation entre les hauteurs piézométriques mesurée et calculée au niveau des piézomètres témoins
Référence Bibliographie
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Casamance). Bilan hydrique 1987-1988.
184
Modélisation des processus hydrologiques au Bénin :
où en sommes-nous ?
HOUNDE-VAGNON G. S.1, AKPONIKPE P.B. I.1 and LAWIN A. E2
1 Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique de l’Environnement (PSHE), Université de Parakou (UP),
Faculté d’Agronomie (FA), 03 BP 351 Parakou Université (Bénin), Email : [email protected]
2 Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA); Faculté des Sciences et Techniques(FAST), Université
d’Abomey Calavi (Bénin), e-mail : [email protected]
Contexte
La terre et l’eau sont les deux principales ressources nécessaires à l’agriculture et
à toute vie (FAO, 1996). Dans le monde, en Afrique et au Bénin, des études ont été
faites sur les ressources en eau et leur gestion. En Afrique de l’Ouest et au Bénin,
les études ont montré qu’il y a beaucoup de cours d’eau et le sous-sol relativement
riche en eau (Barbier et Hama, 2008 ; Sossou et Agossou, 2005 ; LIFAD, 2006).
Au Bénin, il se pose surtout des problèmes de mobilisation et de gestion rationnelle
des ressources en eau que de problème de disponibilité. La Gestion Intégrée des
Ressources en Eau (GIRE) est l’approche préconisée à cet effet.
Le Bénin s’est engagé dans cette démarche depuis les années 1996 par la mise
en place d’outils de valorisation et de gestion des ressources en eau et des terres
par le biais de différents projets de recherche dont entre autres AMMA-CATCH,
IMPETUS, RIVERTWIN et OUEME-2025. L’objectif scientifique de ces projets est de
comprendre les processus hydrologiques à l’échelle des bassins versants et ceci dans
un contexte de variabilité et de changement climatique par le biais de la modélisation
de leur fonctionnement hydrologique afin de reproduire la dynamique saisonnière des
ressources en eau et évaluer leur disponibilité quantitative sur une période donnée.
Le présent travail est une synthèse bibliographique sur la modélisation hydrologique
au Bénin. Il vise à identifier les bassins et sous-bassins versants ayant déjà fait objet
de modélisation hydrologique au Bénin et dégager ceux qui nécessitent encore de
telles investigations.
Réseau hydrographique du Bénin
Le réseau hydrographique du Bénin est structuré en quatre grands ensembles
hydrographiques qui sont des ensembles sous-régionaux. Il s’agit des bassins
hydrographiques du Niger, de la Volta, de l’ensemble Ouémé-Yéwa et du Mono-Couffo.
Ces grands ensembles hydrographiques sont découpés en bassins versants, unité
de gestion des ressources en eau universellement reconnue. Les bassins versants
185
sont découpés en sous-bassins hydrographiques qui sont les unités hydrologiques
primaires les mieux indiquées pour les travaux de modélisation. Au total, quatre vingt
six (86) sous-bassins sont identifiés (Azonsi et al., 2008) (figure 1).
Mesures hydrologiques et qualité des données
Quarante six (46) stations hydrométriques ont été répertoriées sur l’ensemble du
territoire national par Akponikpè et Lawin, (2010). Mais, c’est seulement à vingt six
(26) de ces stations hydrométriques, qu’il y a de données suffisamment bonnes pour
Fig n°1 : Les sous-bassins versants du Bénin (Azonsi et al., 2008)
être utilisées, au moins en partie (Le Barbé et al., 1993). Trois des 26 stations (le Niger
à Malanville, la Pendjari à Porga et le Mono à Athiémé), contrôlent les écoulements en
provenance de bassins situés majoritairement hors du Bénin. Deux autres stations, la
Binaho à Dompago et la Taneka à Tanekakoko, implantées à l’exutoire de très petits
bassins versants n’ont pas été équipées du matériel suffisant pour contrôler avec une
précision acceptable les apports et les crues. Elles ne peuvent donc être utilisées que
pour l’étude des basses eaux. Il ne reste donc que les données collectées aux 21
autres stations sur les 26 pour estimer les écoulements sur une surface totale de plus
de 100 000 km2. Cette information mérite aujourd’hui d’être relativisée vu qu’il s’est
écoulé depuis 1993 une vingtaine d’années.
186
Modélisation hydrologique au Bénin
Les résultats de la revue bibliographique réalisée sont synthétisés dans le tableau 1
ci-dessous.
Tableau 1 : Bassins et sous-bassins versants ayant fait l’objet d’étude hydrologique ou de
modélisation hydrologique au Bénin
L’analyse du tableau permet de constater que six (06) modèles hydrologiques ont
été utilisés au Bénin pour étudier le comportement des bassins versants. Ce sont
les modèles GR4J, GR2M, ModHypMA, TOPAMMA, SWAT et POWER. Les deux
premiers sont des modèles globaux et empiriques, TOPAMMA est un modèle semidistribué conceptuel et SWAT et POWER sont des modèles distribués à base physique.
Les modèles globaux et empiriques GR4J (pas de temps journalier) et GR2M (pas
mensuel) obtiennent des valeurs du coefficient d’efficience de Nash satisfaisantes (>
60%) ce qui permet de conclure que ces modèles présentent une certaine efficacité
à simuler les écoulements au pas de temps journalier et mensuel sur les différents
bassins versants. Cependant, elles présentent des insuffisances qui résident dans
le fait que le Nash se dégrade en validation (Vodonou, 2008). Les différents auteurs
les ayant utilisés ont conclus que les modèles GR présentent des insuffisances qui
résident dans le fait que les propriétés physiques des bassins ne sont pas prises en
compte (Zannou, 2011).
187
Le modèle TOPAMMA reproduit de façon globalement satisfaisante les dynamiques
interannuelles observées ; mais les facteurs d’amplification des extrêmes
pluviométriques (déficit ou excédent) par le système hydrologique sont généralement
supérieurs par rapport aux valeurs observés. De même la recharge des nappes d’altérite
telle que simulée par TOPAMMA n’est pas réaliste au vu de la dynamique observée
des niveaux piézométriques (Zannou, 2011). L’amélioration des performances
actuelles du modèle TOPAMMA devrait s’appuyer sur une prise en compte de
l’hydrodynamique et de l’occupation des sols, notamment leurs variations respectives
dans le temps et l’espace. Ce qui rendrait plus complexe ou trop sophistiqué et moins
attrayant le modèle, car il deviendrait plus gourmand en données et temps de calcul.
Quant au modèle POWER développé par VARADO, (2004) sur le bassin versant
de la Donga, il mérite encore d’être affiné avant sa vulgarisation pour une utilisation
généralisée. Aussi c’est un modèle qui demande beaucoup de données qu’il sera
difficile de regrouper pour les bassins versants et sous bassins versants du Bénin car
l’instrumentation des bassins versants est encore faible.
Le modèle hydrologique SWAT a été utilisé par Sintondji et al. (2008 et 2010), dans
l’étude de plusieurs sous bassins versants de l’Ouémé. Les résultats obtenus avec
le modèle ont révélé que l’écoulement de sub-surface constitue une composante
importante du ruissellement total. Aussi c’est un modèle qui reproduit bien l’hydrologie
des bassins versants.
Enfin ModHyPMA est un Modèle Hydrologique basé sur le Principe de Moindre Action
qui est à peu de paramètre et dont la performance à reproduire la dynamique des
écoulements a été comparée par Alamou, (2011) à GR4J. Il en ressort que ce modèle
est plus performant que GR4J autant en calage qu’en validation et reproduit donc
mieux la dynamique saisonnière des débits à Bétérou.
Conclusion
Le point réalisé indique que moins de 20% des sous bassins versants du Bénin
ont fait l’objet de modélisation hydrologique. La plupart des sous bassins versants
du Bénin (80%) n’ont pas encore fait l’objet de bilan hydrologique encore moins de
modélisation hydrologique ce qui traduit l’importance du travail restant à faire pour la
modélisation hydrologique des sous-bassins et bassins versants du pays.
188
Références bibliographiques
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la recherche sur les changements climatiques au Bénin. Rapport final DCN/DGE/MEPN, 100 pages +
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Application au bassin versant de la Donga, au Bénin. Thèse de Doctorat de l’INPG, 278 pages + Annexes.
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l’Ouémé avec le modèle GR2M. Mémoire de Maîtrise de Géographie Physique FLASH/UAC, 69pages
+ Annexes.
8.- Zannou A. B. Y., 2011. Analyse et modélisation du cycle hydrologique continental pour la gestion
intégrée des ressources en eau au Bénin : cas du bassin de l’Ouémé à Bétérou. Thèse de Doctorat du
CIPMA-Chaire Unesco FAST/UAC Cotonou Bénin 314 pages + Annexes.
189
Dynamique des systèmes agraires des parcs à karité
au Nord-Bénin
GNANGLÈ P.C1., MONGBO R.L.2., GBEMAVO D.S.J.C3., GLÈLÈ Kakaï R3.,
MENSAH G.A1., SOKPON N4.
1 Laboratoire des Sciences des Sols, Eaux et Environnement (LSSEE), Centre de Recherches Agricoles
à vocation nationale basé à Agonkanmey, Institut National des Recherches Agricoles du Bénin, 01 BP
884 Recette Principale Cotonou (République du Bénin) ([email protected])
2 Laboratoire des Dynamiques Sociales et du Développement (LADYD), Faculté des Sciences
Agronomiques, Université d’Abomey-Calavi, 01 BP 526 Cotonou Bénin
3 Faculté des Sciences Agronomiques, Université d’Abomey-Calavi, 01 BP 526 Cotonou Bénin
4 Faculté d’Agronomie, Université de Parakou, BP 123 Parakou, Bénin
Résumé
Basée sur un diagnostic agraire à l’échelle de deux régions agricoles, dans des
conditions agro-écologiques et socio-économiques homogènes, cette étude a permis
de repérer et d’expliquer la diversité des systèmes agraires des parcs à karité d’en
analyser le fonctionnement et les changements intervenus entre les années 60 et
2000. Elle décrit les changements d’échelle avec une démarche comparatiste visant à
rendre intelligible les transformations intervenues dans la gestion des parcs à karité au
Nord Bénin. Les principaux facteurs de changement sont : la prolifération du gui sur le
karité et des foreurs de tronc thermophile du karité (Neoplocaedaerus sp. coléoptère
: Cerambycidae), ayant pour corolaire la réduction de moitié des peuplements de
karité dans les villages. Cette situation a eu également des répercussions sur les
agrosystèmes en réduisant la densité des pieds de karité de 23 pieds à 10 pieds. Des
modifications intervenus dans le système agraire sont notamment le changement
dans le début et la fin des opérations culturales, leur longueur, l’introduction de
nouvelles cultures et une option d’intensification retrouvée. Les autres changements
observés sont dus à l’introduction de la technologie agricole due à l’avènement des
projets de développement agricole notamment Borgou 1 et Borgou 2.
Mots clés : Dynamique, systèmes agraires, parcs à karité, Nord-Bénin
190
Tableau 1. Taille de l’échantillon
Tableau 2. Calendrier cultural du village de Kpali il y a 50 ans
Tableau 3. Calendrier cultural du village de Tomboutou des cultures il y a 50 ans
191
Figure 1. Zone d’étude
192
Etude comparative d’un modèle conceptuel global (GR4J) et
d’un modèle semi-distribué (GéoSFM) sur le bassin versant de
l’Ouémé à Savè (Bénin, Afrique de l’Ouest)
AGUE I. A., [email protected]
Chaire Internationale de Physique Mathématique et Application (CIPMA) Université d’Abomey-Calavi
(UAC Bénin)
AFOUDA A.
Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA) Université d’Abomey-Calavi (UAC Bénin)
LANHOUSSI F.
Direction Générale de l’Eau (DG Eau Bénin)
Résumé
Ce travail a pour objectif principal de comparer un modèle conceptuel GR4J et un
modèle semi-distribué GéoSFM sur le bassin versant de l’Ouémé à Savè au Bénin.
Pour atteindre cet objectif, cette étude s’est appuyée sur trois types de données :
météorologiques (pluie, évapotranspiration potentielle), hydrométriques (débit) et
planimétriques (carte).
En Simulation, les résultats montrent que le modèle GR4J surclasse le modèle
GéoSFM sur le bassin de l’Ouémé à Savè. En effet, les coefficients de corrélation
entre les débits observés et simulés, donnés par le modèle GR4J sont supérieurs à
50% et sont nettement au dessus de ceux fournis par le modèle GéoSFM qui sont
généralement inférieurs à 50%.
La plupart des petits bassins du Bénin sont non jaugés ; le modèle GéoSFM subdivise
le bassin d’étude en des sous-bassins et simule le débit à l’exutoire de chacun d’eux.
Nous envisageons donc retoucher ces équations de routage afin de l’adapter aux
bassins béninois et garantir ainsi la sécurité des infrastructures hydrauliques.
Mots clés : Simulation, pluie, évapotranspiration potentielle, débit, Bénin
193
Introduction
Depuis les années 1970, l’Afrique de l’Ouest connait une baisse des précipitations.
Cette baisse a eu des répercussions sur les ressources en eaux superficielles et
souterraines et les productions qui en dépendent (Olivry, 1993). Caractériser et
prévoir la disponibilité de ces ressources dans l’espace et dans le temps deviennent
alors indispensables pour la proposition des solutions adaptées aux projets de
développement (Sighomnou, 2004).
Parmi les outils disponibles pour tenter d’utiliser au mieux cette ressource et suivre
son évolution dans le temps et l’espace, on a les modèles pluie-débit qui ont pour
objectif de reproduire à l’échelle du bassin versant, les débits des fleuves et rivières
à partir de la mesure ou de la simulation des pluies. La quantité et la qualité des
ressources en eau disponibles posent des problèmes de plus en plus complexes
et difficiles à résoudre vis-à-vis d’une forte demande qui résulte de la croissance
démographique, du développement des différentes industries, de l’extension de
l’irrigation et du changement climatique.
Selon Mounirou et al., 2006, cité par Akognongbé, 2008, un modèle pluie-débit
est particulièrement intéressant dans les pays en développements puisqu’il peut
permettre d’estimer la ressource disponible en vue d’un aménagement mais aussi
prévoir l’évolution de cette ressource dans les années ou décennies à venir en le
combinant avec des scénarii climatiques.
Vu l’importance de la modélisation hydrologique et face à la multiplicité des modèles
pluie-dédit, il se pose aussi le problème de choix du modèle idéal pour simuler
efficacement les écoulements d’un bassin spécifique.
Les modèles GR4J et GéoSFM sont deux modèles au pas de temps journalier ; le
présent thème intitulé « Etude comparative d’un modèle conceptuel global GR4J
et d’un modèle Semi-distribué GéoSFM sur le bassin versant de l’Ouémé à Savè»,
est choisi pour connaître le modèle qui simule plus efficacement les écoulements
journaliers du bassin de l’Ouémé à Savè en période sèche comme en période humide.
L’objectif du présent travail est d’évaluer l’efficacité des modèles GéoSFM et GR4J à
simuler les écoulements sur le bassin de d’Ouémé à Savè afin d’identifier le modèle
le plus efficace selon la période (sèche ou humide).
Méthodologie
Le modèle GR4J (modèle du Génie Rural à 4 paramètres Journalier) est un modèle
pluie-débit global à réservoirs développé par le Cemagref sur la base de GR. La
version chargée sur le site du Cemagref et utilisée par la suite est celle développée
par Perrin, 2002 et Perrin et al., 2003.
Le modèle GéoSFM (Géospatial Stream Flow Modèle) a été mis au point en novembre
2003, par USGS, dans le cadre du système FEWS. C’est un modèle semi-distribué,
fonctionnant sur l’environnement Arcview 3.2, qui tente de reproduire le phénomène
naturel de l’écoulement sur les bassins versants. (Artan et al., 2003).
194
Périodes de calage/validation des modèles
Afin de mieux apprécier l’efficacité de nos modèles, nous avons considéré une période
humide et une période sèche. Selon Akognongbé , 2008, la période de 1965 à 1970
est une période humide et celle de 1972 à 1977 est une période sèche. Ainsi, il a été
retenu les sous-périodes de calage et de validation comme le montre le tableau 1.
Tableau 1 : Sous périodes de calage/validation pour les modèles
Calage V
1965-1967
1972-1974
alidation
1968-1970
1975-1977
Les données de pluie journalière utilisées sont celles des 13 stations (Djougou, Parakou,
Bassila, Bantè, Savè, Bembèrèkè, Ina, Kouandé, Savalou, Tchaourou, Bétérou,
Birni et Toui) qui influencent notre zone d’étude ; les données d’évapotranspiration
potentielles sont celles des stations synoptiques de Parakou et Savè et les données
planimétriques utilisées sont : carte du sous bassin au pont de Savè, carte du sol et
carte de la végétation.
Résultats
Les tableaux 2 et 3 comparent les coefficients de corrélation entre les débits observés
et ceux simulés par chacun des modèles GR4J et GéoSFM sur les différentes souspériodes de calage et de validation. De l’analyse de ces tableaux, il ressort que,
quelque soient les sous-périodes de calage ou de validation, les coefficients de
corrélations donnés par le modèle GR4J sont supérieurs à 50% et sont nettement
au dessus de ceux fournis par le modèle GéoSFM qui sont généralement inférieurs à
50%. Le modèle GR4J a donc plus de facilité à simuler les écoulements sur ce bassin
versant.
Tableau 2 : Récapitulatif des coefficients de déterminations (R2) entre les débits observés et
simulés par les modèles GéoSFM et GR4J sur la période de 1965 – 1970
195
Tableau 3 : Récapitulatif des coefficients de détermination (R2) entre les débits observés et
simulés par les modèles GéoSFM et GR4J sur période de 1972 – 1977
Discussion
Les résultats fournis par le modèle GR4J sur le bassin versant de l’Ouémé à Savè
dans notre étude confirment ceux obtenus par Akognongbé, 2008 et donc témoignent
une fois encore de la robustesse du modèle sur ce bassin versant. Par contre,
GéoSFM est moins performante sur ce bassin. Cette mauvaise performance pourrait
non seulement être due au choix du type de sol monocouche mais aussi à la
faiblesse de la densité des stations pluviométriques puis leur répartition sur le bassin
car l’Organisation Mondiale de la Météorologie (OMM) recommande un pluviomètre
pour une superficie de 572 km2 (Abou Amani, 2005 cité par Ouédraogo, 2004). Il
fallait donc un réseau de quarante stations pluviométriques sur le bassin (23354,044
km2 à Savè) selon cette norme.
Les travaux de Plantier, 2003 montrent que les petits bassins bénéficient moins de
la semi-distribution. Cela pourrait justifier cette supériorité du modèle conceptuel
global GR4J sur le modèle GéoSFM qui est un modèle semi-distribué, dans le bassin
versant de l’Ouémé à Savè.
Point n’est à oublier que la structure du modèle GR4J a évolué au fil du temps avec
les différentes versions proposées par Edijatno et Michel, 1989, Edijatno et al., 1999,
Perrin, 2000 et Perrin et al., 2003. En effet, nous avons constaté qu’au nombre des
trois méthodes de routage utilisées par le modèle GéoSFM, la méthode de Muskingum
est celle qui donne les meilleurs résultats. Agir sur les équations de routage pourrait
donc permettre d’améliorer les résultats de ce modèle au Bénin où la plupart des
petits bassins sont non jaugés et donc l’utilisation garantirait une certaine sécurité aux
ouvrages hydrauliques.
Conclusion et Perspectives
Notre étude confirme une fois encore la robustesse du modèle GR4J sur le bassin
versant de l’Ouémé à Savè. Par contre les résultats obtenus à l’aide du modèle semidistribué GéoSFM, sur ce bassin, restent insatisfaisants et pourraient être dus à la
taille du bassin ou au nombre de stations pluviométriques. Notons que le modèle
GéoSFM présente trois méthodes pour le routage et les meilleurs résultats sont
196
obtenus avec la méthode de Muskingum Cunge. Aussi, le modèle GéoSFM subdivise
le bassin d’étude en des sous-bassins et simule le débit à l’exutoire de chacun de
ces sous-bassins. La plupart des petits bassins béninois étant non jaugés, adapté ce
modèle aux bassins béninois serait un atout. A cet effet, nous suggérons :
- que le modèle soit testé sur des bassins versant de taille plus grande, par exemple
le bassin versant de l’Ouémé ;
-que les équations de routage soient retouchées afin d’améliorer les performances du
modèle GéoSFM ;
- que l’ASECNA renforce le réseau des stations pluviométriques sur ce bassin.
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197
Analyse des déterminants d’adoption ex-ante de l’irrigation de
complément comme innovation dans les zones sahélienne et
nord-soudanienne du Burkina Faso
ZONGO B1, DIARRA A1, YACOUBA H1, BARBIER B1-2, FOSSI S1, TRAORE Y M1,
FALCO D S3
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE), Burkina Faso, Rue de la Science
BP 594 Ouagadougou 01, Burkina Faso, [email protected]
2 Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement/2iE, Burkina
Faso,
3 Département des sciences économiques et sociales, Université de Genève, Suisse.
Introduction
Avec moins de 2% de périmètres irrigués contre 18% au niveau mondiale et 33%
en Inde (Barbier et al., 2009), l’agriculture est essentiellement pluviale (Niasse et al.,
2004 ; Orgeval, 2008) et tributaire des aléas climatiques dans les pays ouest-africains
(Songué, 2005 ; GIEC, 2001). Parmi ces aléas, la sécheresse est l’élément le plus
important (GIEC, 1998). Elle se manifeste par un déficit pluviométrique pouvant
atteindre l’ordre de 20 à 30% (Diomandé et al., 2007) et une répartition aléatoire
des pluies (Roncoli et al., 2001; GIEC, 2001 et 2007, FAO, 2011). Par conséquent,
elle engendre une baisse des rendements agricoles au sein des exploitations (Youl
et al., 2008) occasionnant une perte de plus de 600 000 tonnes de céréales par an
et un manque à gagner d’environ 15% sur le revenu annuel moyen des producteurs
agricoles (Leisinger et Schmitt, 1996 ; Galvin et al., 2001 ; Nkomo et al., 2006;
Gachon et al., 2007). Au cours des deux dernières années au Burkina Faso, cette
baisse a été remarquée avec acuité au cours de la campagne agricole 2011/2012.
Il s’est traduit par un taux de couverture des besoins céréaliers négatif ou équilibré
dans toutes les régions administratives des zones agro-climatiques excepté celle
sud-soudanienne resté excédentaire (MAH, 2012). Pour contribuer à réduire l’effet
des sécheresses, la stratégie en agriculture pluviale doit être basée sur une plus
grande production végétale par unité de pluie. En effet, chaque goutte de pluie doit
être utilisée en favorisant trois grandes mesures : collecter le maximum de pluie,
minimiser les pertes en eau du sol, et utiliser l’eau de façon efficiente (Balaghi et
al., 2007). L’irrigation de complément se révèle ainsi comme une alternative pour
pallier au déficit hydrique (Aidaoui et Hartani, 1994). Elle consiste à apporter un
supplément d’eau en vue de stabiliser et/ou augmenter les rendements en quantité et
en qualité dans les sites où les conditions de cultures pluviales, normales sont réunies
et où elle ne permet pas de réussir la culture (FAO, 1987). D’où l’expérimentation
de l’irrigation de complément par le biais de la construction des bassins de collecte
198
d’eau de ruissellement dans ces zones par le 2iE à partir la campagne agricole 20122013 dans les provinces du Yatenga et Bam. Cette initiative a été adoptée et diffusée
par le Ministère de l’Agriculture et de l’Hydraulique (MAH) dans 10 des 13 régions
du pays à travers l’opération maïs de case. L’irrigation de complément est certes
vulgarisée. Cependant, les producteurs agricoles l’accepteront-ils ? L’objectif de
cette recherche vise à déterminer la prédisposition des ménages agricoles à adopter
une telle innovation. Pour répondre à atteindre cet objectif, il est paru nécessaire
d’appréhender au préalable les perceptions paysannes des changements climatiques.
Cette étude présente la zone d’étude, la méthodologie et les principaux résultats, afin
d’en tirer une conclusion et des recommandations pour une adoption de l’irrigation de
complément au Burkina Faso.
Méthodologie de l’étude
Au Burkina Faso, l’irrigation de complément est expérimentée dans les zones agro
climatiques sahélienne et nord-soudanienne. Avec des précipitations comprises entre
900 et 600 mm, la zone nord soudanienne est caractérisée par répartition assez
bonne de la pluviométrie dans le temps et dans l’espace. Dans la zone sahélienne,
les précipitations annuelles sont comprises entre 300 et 600 mm et caractérisées par
une répartition spatio-temporelle très irrégulière. La majorité des bassins de collecte
d’eau de ruissèlement pour l’irrigation de complément sont implanté dans les régions
en déficit ou équilibre céréalier de ces zones. Cette implantation justifie ainsi le choix
de ces deux zones agro climatiques comme cadre d’étude.
Dans chacune des zones, deux provinces ont été retenues en collaboration avec
le MAH pour la collecte des données. Cette collecte des données s’est déroulée en
deux étapes. La première étape a consisté à appliquer l’outil CRiSTAL, mis au point
par l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature, dans les communautés
villageoises à travers des focus groupes. La deuxième a consisté à mener des
enquêtes auprès d’un échantillon de 800 ménages agricoles. Ces enquêtes ont été
menées avec l’appui de six (06) enquêteurs dans l’ensemble des provinces d’étude.
La collecte des données est toujours en cours sur le terrain. Le modèle probit
binomial a été retenu comme outil d’analyse de ces données. Il dérive de la fonction
de répartition
de la loi normale centrée réduite (Marpsat et Trognon, 1992 ;
Nkamleu et Coulibaly, 2000 ; Crepon, 2005). Le modèle est formulé selon l’expression
suivante :
Pi =Yi
• Y = variable dépendante (Y=1 si le ménage agricole adopte ; Y=0 sinon) ;
• Xi = vecteur des variables explicatives du choix du ménage i ;
• exp = exponentielle ; β= vecteur du paramètre estimé.
199
Figure : Carte de localisation des zones de l’étude.
Résultats et discussion
Les résultats des focus groupes montrent que les ménages agricoles ont une bonne
appréciation du climat actuel et de celui du passé, mais ont quelques difficultés à se
projeter dans le futur. Selon leurs perceptions, les températures étaient moins élevées
dans le passé mais elles ont connaissent actuellement une hausse croissante avec
une variation temporelle. De même, la pluviométrie assuraient dans le passée une
couverture suffisante des besoins en eau des cultures tandis de nos jours elle est
devenue irrégulière dans le temps et dans l’espace. Cette irrégularité se traduit par des
poches de sécheresse de longue durée et des inondations chroniques compromettant
négativement la production agricole. L’existence des grands vents n’était pas perçue
dans le passé par les producteurs. Par contre, ils estiment qu’ils sont devenus plus
ou moins fréquents aujourd’hui. La prévision paysanne du vent, de la pluie, et de la
température demeurent difficile compte tenu de la forte variabilité du climat. Excepté
es producteurs pilotes encadrés par le projet, la majorité des producteurs n’a pas
encore pratiqué l’irrigation de complément. Seule la pratique de l’irrigation des cultures
maraîchères en contre saison a été mené. Les sources d’eau pour cette irrigation sont
notamment le lac et les petits barrages. Cependant, tous les producteurs agricoles ont
déjà entendu parler de l’irrigation de complément grâce aux interventions du 2iE, du
MAH et leurs partenaires.
200
Les informations sur l’importance de l’IC sont a été entendu à travers les formations
reçues, la radio, la télévision et les marchés locaux. L’ensemble des producteurs
interrogés, trouvent la pratique très intéressante, car elle permet de combler le déficit
hydrique de cultures occasionnées par des poches de sécheresse allant de trois jours
à deux semaines. Ils sont tous prêts à se l’approprier, mais regrettent que peu de
paysans aient pu jusqu’à présent bénéficier des formations sur cette pratique et la
gestion des eaux de ruissellement. Les coûts élevés de réalisation des bassins de
collecte des eaux de ruissellement pourraient être un frein non pas à l’acceptation,
mais à la vulgarisation de l’irrigation de complément.
Conclusion et recommandations
L’irrigation de complément dans les systèmes de cultures est une pratique acceptée
par les ménages agricoles. Cependant, de nombreux défis demeurent à relever. Pour
faciliter l’adoption de cette innovation, il est nécessaire de sensibiliser les producteurs
agricoles à travers les formations, la dissémination des parcelles de démonstration
et l’organisation des journées commentées. Les producteurs ont également
besoin de soutiens en vivres alimentaires afin de pour mobiliser davantage la main
d’œuvre communautaire pour l’excavation des bassins. Les résultats des analyses
économétriques dont les données sont toujours en collecte viendront étayer davantage
ces défis.
201
Bibliographiques
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202
Modélisation hydrogéologique de la nappe sédimentaire du
Sud-Ouest du Burkina Faso pour une meilleure gestion des
ressources en eau souterraine par la télégestion
YOFE TIROGO J., BIAOU A. , JOST A.2, RIBSTEIN P. , KOUSSOUBE Y.
Partenaires : SIREA France, Office National de l’Eau et de l’Assainissement
Correspondant : TIROGO J.
1 Institut Internationale d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, Ouagadougou, Burkina Faso
2 Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
3 Université de Ouagadougou, Burkina Faso
Institut Internationale d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, 01 BP 594 Ouagadougou 01
E-mail : [email protected]
Introduction
Les eaux souterraines constituent un système très complexe. C’est ce qui rend
leur connaissance extrêmement difficile et par conséquent leur gestion. Dans nos
pays, l’exploitation de cette ressource se fait souvent sans aucune maitrise de sa
disponibilité ni de son comportement vis à vis des quantités prélevées. C’est ainsi que
la surexploitation ou l’utilisation intensive, dépassant les capacités de renouvellement
de la ressource, peut entraîner une vulnérabilité qui peut devenir irréversible. L’un
des effets majeurs observés est l’assèchement subit des ouvrages mis en place pour
capter la ressource.
Cette étude vise à améliorer la connaissance de cette ressource à travers le
développement et la mise à disposition d’un outil complet de suivi et de gestion de la
ressource en eau par la télégestion.
L’utilisation d’un système de télégestion nécessite une étude approfondie de l’aquifère
pour une bonne maitrise de son fonctionnement (apport, prélèvements et anthropiques
pour divers usages…). Une approche de modélisation serait nécessaire pour assurer
une bonne connaissance de cette ressource. C’est donc ces deux éléments couplés
(modèle et outil de télégestion) qui permettront une gestion efficace de la nappe.
La compréhension du système à travers le modèle devrait permettre d’établir des
niveaux d’alerte qui, en fonction des niveaux piézométriques enregistrés, permettront
d’apprécier les dépassements de seuil de vulnérabilité de la nappe. Cela permettra
de prévenir l’assèchement de la nappe et, globalement d’anticiper et de prendre les
mesures utiles pour la préserver.
203
Matériel et méthodes
• Zone d’étude
L’étude est menée sur la nappe sédimentaire du Sud- Ouest du Burkina située sur le
bassin de Kou (Figure 1). C’est un système aquifère multicouche hydrogéologiquement
favorable (Dakouré, 2003 ; Derouane, 2008) qui est soumis à de nombreuses
sollicitations.
La ressource en eau souterraine du bassin satisfait les besoins en eau potable de la
ville de Bobo Dioulasso (environ 600 000 habitants en 2009) et les besoins en eau
de la production agricole sujette à une intensification anarchique. La quantité d’eau
prélevée pour l’approvisionnement en eau potable (AEP) par l’ONEA au niveau des
principaux captages (sources et forages) est estimée à environ 10 millions de m3
(ONEA 2008). La source de la guinguette qui n’est pas captée pour l’alimentation
en eau potable de la ville Bobo-Dioulasso est l’une des sources les plus importantes
de la région, d’un débit à l’étiage de plus de 6000 m³/h qui alimente le Kou en aval
(Talbaoui, 2009). Le débit de base de la rivière est lié principalement aux apports
des sources de Nasso-Guinguette après prélèvement de l’eau pour l’AEP de Bobo
et les eaux de surface peuvent être estimées à 160 millions m3/an. Cette eau est
principalement exploitée pour la production agricole qui couvre une superficie totale
estimée à plus de 3.000 ha
Figure 1 : Situation de la zone d’étude
204
• Données et logiciel
L’approche modélisation nécessite non seulement une grande quantité de données,
mais surtout des données judicieusement distribuées sur le bassin. Les données
disponibles vont permettre de caler le modèle en régime permanent puis en régime
transitoire. Il s’agit principalement des données qui vont permettre de comprendre le
fonctionnement du système complexe formé par le réseau d’eaux souterraines, les
quantités qui y sont prélevées et celles qui y sont injectées (données piézométrique
d’environ 30 piézomètres, données pluviométriques de 4 stations, quantités d’eau
prélevées). Il s’agit également des données permettant la description de la géométrie
du milieu (géologie, topographie, hydrographie).
Le logiciel utilisé pour la modélisation de ce système aquifère est MODFLOW.
C’est un logiciel de modélisation hydrogéologique en trois dimensions basé sur la
méthode des différences finies (Harbaugh et al.,* 2000).
Resultats attendus
Cette étude devra permettre d’aboutir aux résultats suivants :
- La connaissance du comportement de l’aquifère (caractéristiques hydrodynamiques,
flux entrants, flux sortants, capacité de stockage, etc.) ;
- L’analyse de la vulnérabilité de l’aquifère en termes quantitatif voir qualitatif;
- La présentation de différents scénarii de gestion entre ressource en eau disponible
et évolution des usages.
Les travaux déjà effectués vont contribuer à l’atteinte du premier résultat. Il s’agit
des toutes premières étapes de la modélisation hydrogéologique à savoir la
construction de la géométrie du modèle. A cette étape les résultats obtenus ont
permis de représenter la géologie du milieu (figure 2) constitué de quatre formations
à dominance gréseuse (Ouédraogo C., 1998) qui sont : les Grès Kawara-Sindou
(GKS), Les Grès Fins Glauconieux (GFG), les Grès à Granules de Quartz (GGQ)
et les Siltstones, Argilites et Carbonates (SAC1). Ce premier résultat sera atteint
lorsque le modèle sera calé et permettra une bonne maitrise du système aquifère.
Figure 2 : Géologie de la zone d’étude : vue de dessus (à gauche), stratification des couches
(à droite)
205
Reférences
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Talbaoui, M. 2009. Etude des périmètres de protection des sources de Nasso et des forages de
l’ONEA, Programme VREO l’Assistance Technique SOFRECO- SAWES
206
Comparison of five models for estimating reference
evapotranspiration in Benin
Romaric LOKOSSOU, P.B. Irénikatché AKPONIKPÈ
Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique Environnementale (PSHE), Faculté d’Agronomie
(FA), Université de Parakou (UP); 03 BP 351 Parakou Université, Bénin
[email protected]; [email protected]; [email protected]
Abstract
Agriculture in Benin is mainly rainfed, extensive, with random yields as dependent on
the weather.
With climate change water control becomes necessary to allow sustainable production.
This requires an assessment of water supply and demand. The importance of
vapotranspiration for agricultural water management in Benin is justified. The Penman
Monteith (PM) model is the sole recommended estimation method (FAO) of reference
evapotranspiration (ETo), but its application is limited particularly in developing
countries due to the large number of climatic data required. The goal of this study is
to compute the ETo for the 6 synoptic stations based of the PM models and compare
it with four other ETo models with few climatic data requirement (Makkink, Turc,
Priestley–Taylor and Hargreaves) choose the most suitable to estimate the ETo of
PM. The results showed that in south area of Benin except Cotonou and around
(humid climate), where the model of Turc is the best, , the ETo model of Priestley–
Taylor is the most suitable for PM ETo estimation. While in northern Benin (semi-arid
soudanian), ETo model of Makkink and Hargreaves are the best models to estimate
the ETo model of PM.
Key words : sustained production, few data requirement, ETo model
207
Introduction
According Traore (2009), the well-known Penman–Monteith (PM) model always
performs the highest accuracy results of ETo from a rich data situation. Evaluation of
simple reference evapotranspiration methods has received considerable attention in
developing countries where the weather data needed to estimate ETo by the Penman–
Monteith FAO 56 (PMF-56) model are often incomplete and or not available (Tabari
et al. 2011). In addition, the main shortcoming of the ETo model equation is that it
requires numerous weather data that are not always available for many locations.
This is especially true in developing countries where reliable weather data sets of
radiation, relative humidity and wind speed are limited (Gocic and Trajkovic 2010;
Tabari and HosseinzadehTalaee 2011 quoted by Tabari et al. 2011). So to solve this,
the application of ETo equations with fewer meteorological parameters requirements
is recommended under situations where more complete weather data is lacking
(Tabari et al. 2011).
There are approximately 50 methods or models available to estimate ETo, but these
methods or models give inconsistent values due to their different assumptions and
input data requirements, or because they were often developed for specific climatic
regions (Grismer et al., 2002). Studies done under diverse climatic conditions have
revealed a widely varying performance of alternative equations and local calibration
is often required (Allen et al., 1998; Pereira et al., 2006; Stockle et al., 2004). Tabari
(2010) evaluated four ETo models with small weather data requirements (Makkink,
Turc, Priestley–Taylor and Hargreaves) in four climates. The results showed that
the Turc model was the best-suited model in estimating ETo for cold humid and arid
climates. In addition, the Hargreaves model was the most precise model under warm
humid and semi-arid climatic conditions.
In Benin area, no such testing studies offew- data-requirement ETo models, have
been done in the past in spite of their necessity. In addition, until now, Potential
Evapotranspiration (ETP) model of Penman is still being used in most climatology
studies in the country in spite of its prohibition. The goal of this study is to compute the
ETo with the Penman Monteith models (which is recommended by FAO) and compare
it to other commonly used ETo models with few data requirement (Makkink, Turc,
Priestley–Taylor and Hargreaves ) in order to select the most suitable models with few
data requirement for estimation of ETo in the Benin area.
Materials and methods
Study area
Benin is located in West Africa, between 6 ° 10 ‘N and 12 ° 25’ N and between 0 ° 45
‘ E and 3 ° 55 E.
It covers an area of 114,763 km2. Benin’s climate varies from transition equatorial
208
NIGER
12
MALANVILLE
BURKINA-FASO
ALFAkOARA
BANIkOARA
kANDI
11
PORGA
SEGBANA
kEROU
TANGUIETA
NATITINGOU
kOUANDE
BIRNI
10
kALALE
BEMBEREkE
BOUkOUMBE
INA
NIkkI
DjOUGOU
SEMERE
PARTAGO
PENESSOULOU
OkPARA
PARAkOU
BETEROU
BASSILA
9
TCHAOUROU
OUESSE
kOkORO
BANTE
AkLANkPA
GOUkA
8 TOGO
LEGENDE
TOUI
PIRA
SAVALOU
SAVE
NIGERIA
DASSA-ZOUME
TCHETTI
AGOUNA
Synoptic station
Simple rainfall station
kETOU
ZAGNANADO
BOHICON
LONkLYABOMEY
7
APLAHOUE
TOFFO
DOGBO-TOTA
NIAOULI
ALLADA
BOPA
BONOU
POBE
SAkETE
PORTO-NOVO
ADjOHOUN
OUIDAHCOTONOU
SEME
GRAND-POPO
12
3
0km
115km
230km
Data base
Table1: Data base of the Synoptic station (6)
209
(benenian climate) in the south
to Sudanian in the north. In the
south, the average annual rainfall
decreases from the east (PortoNovo with 1200 mm) to west (GrandPopo with 820 mm). Two successive
rainy seasons during the year, one
between March and July, and the
other between September and
November. The monthly average
temperature ranges from 20°C to
34 °C. the north is characterized
by a long dry season and one wet
season from May to September.
Temperatures are higher and rainfall
is lower (890 mm) than the south.
The data set used was obtained
from the 6 synoptic stations spread
across the country (Figure 1). Daily
climatic variables and parameters
required for the five ETo models
For this study, the input climatic
data used (temperature, humidity,
sunshine, radiation and wind speed)
for each ETo models is shown in
Table 2.
Table 2: Daily Climatic variables and parameters required for the five ETo method
ETomodels
Temperature
maxm
in
Daily Climatic variables and parameters
Humidity
Sunshine
Wind speed
maxm
in
Radiation
Makkink (1957)
Hargreaves Samani (1985)
Turc (1961)
Priestley Taylor (1972)
PenmanMonteith (1998)
Models for criteria evaluation
This study carried out a multicriterion performance evaluation by using the root mean
square (RMSE), percentage error of estimate (PE) and coefficient of determination
(r2).These statistical criteria are used to evaluate the performance between the
alternative ETo models and PM as given by the following equations :
Where xi, yi are respectively observation and simulation i.
Result and discussion
After the calibration and validation, the results showed that in the southern area of
Benin (humid climate) the ETo model of Prestley-Taylor is the suitable estimator of
ETo of PM except Cotonou and surrounding where the best estimator of ETo is the
Turc model (R2=0,72; RMSE=0,0025mm/day). At Bohicon and surroundings ,we
obtained for Prestley-Taylor model R2=0,79; RMSE=0,0022mm/day; and in Savè we
had R2=0,70; RMSE=0,0028mm/day. This result seem the same like those found by
Tabari (2010) in his work where it was to determine the model used to estimate ETo
with small data requirements and high accuracy for twelve synoptic stations in four
climates of Iran. According that work, the Turc model was the best suited model for
estimating ETo for cold humid where we can situated Cotonou. Bohicon and Savè,
which were less humid than Cotonou, have a good value with the model of PrestleyTaylor. In northern Benin (soudanian zone), ETo model of Hargreaves is the best
model (R2=0,50; RMSE=0,2458mm/day) to estimate the ETo model of PM in Parakou
surroundings and ranked the second best estimator of ETo after the Makkik model in
Natitingou (R2=0,81; RMSE=0,1990mm/day) and Kandi (R2=0,35; RMSE=0,22mm/
day). Tabari (2010) had found the same result where he show that the Hargreaves
210
model turned out to be the most precise model under warm humid and semi-arid
climatic conditions. This result had also been justified by the same use of simple
empirical Hargreaves model in Burkina-faso area about Traore and al (2009).
Conclusion
The estimation of ETo is crucial for agricultural water efficient management in
Benin. But the ETo of PM, recommended by FAO, is a universal physical based ETo
model requiring enormous climatic data which are missing particularly in developing
country like ours. Then, to solve this, we had computed the ETo models with few
data requirement commonly used and compared them to the reference ETo as given
by PM model. The result revealed that the Turc model which required 3 climatic
variables (temperature, humidity and sunshine) and Prestley-Taylor with 2 climatic
data (temperature and sunshine) are the bests to estimate renference ETo in the
south of Benin. Nevertheless, in north of the county, Makkink and Hargreaves model
which need only the temperature is the best suited model to estimate the ETo of PM.
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Analyse géostatistique de la répartition des crevettes
Penaeidae dans le lac Nokoue A So-Ava (Bénin)
KOUHOUNDJI N.1, HINVI L. C.2, TENTE B.3, AGBAHUNGBA G. A.1, SINSIN B.4,
FIOGBE E. D.5
1 Chaire Internationale en Physique Mathématique et Applications (CIPMA-Chaire UNESCO), Université
d’Abomey-Calavi. 072 BP : 50 Cotonou. E-mail : [email protected]
2 Faculté des Sciences Agronomiques, Université d’Abomey-Calavi - Laboratoire d’Hydrobiologie et
Aquaculture
3 Laboratoire de Biogéographie et d’Expertise Environnementale (LABEE), Faculté des Lettres, Arts et
Sciences Humaines, Université d’Abomey-Calavi, Bénin
4 Faculté des Sciences Agronomiques, Université d’Abomey-Calavi - Laboratoire d’Ecologie Appliquée
(LEA)
5 Unité de Recherche sur les Zones Humides - Faculté des Sciences et Techniques (FAST) - Université
d’Abomey-Calavi.
La pêche crevettière constitue des devises
pour le Bénin. Elle crée des emplois aux
acteurs et apporte de la protéine dans
l’alimentation des populations. Les 2/3
des captures sont fournies par lac Nokoué
(D.Pêches, 2010). Les espèces les plus
dominantes sont : Penaeus monodon,
Farfantepenaeus notialis et Melicertus
kerathurus. Elles constituent plus de 80
% des crevettes pêchées (Houndekon et
al., 2002 ; Gnohossou, 2006). Le danger
qui menace la pêche crevettière est la
surexploitation des espèces disponibles
(Gnakadja, 1999; Amoussou, 2010). Le
cas des crevettes Penaeidae en est un.
Cette pression est aujourd’hui la principale
cause des fluctuations notées au niveau
des stocks exploités. Prévenir l’impact de
ces pressions sur le capital biologique est,
de nos jours, une préoccupation majeure.
Pour y parvenir, il convient de recueillir
le maximum d’informations sur les
lieux spécifiques de prédilection de ces
espèces de crevettes, afin de déterminer
les stratégies d’exploitation rationnelle et
213
Figure 1 : Situation du secteur d’étude
de conservation de ces milieux. La présente étude vise à mieux identifier les zones
de concentration relatives à ces Penaeidae dans le lac Nokoué à Sô-Ava (Figure 1).
Pour atteindre les objectifs fixés, il a été utilisé des données extraites de la base
de données géohalieutiques réalisée par kouhoundji (2012). Les données extraites
étaient les paramètres morphométriques des Penaeidae, des éléments géographiques
ainsi que les fonds de cartes. Elles concernent la période de Janvier à Avril 2012. Le
traitement et l’analyse sont d’ordre géostatique (méthode du kriegeage). Le logiciel
Surfer 8.0 a été utilisé pour réaliser les cartes de répartition après qu’IDL 6.1 a généré
le modèle de variogramme.
Le variogramme expérimental se calcule par:
La méthode de krigeage ordinaire est utilisée pour estimer les valeurs des observations
à des points inconnus. C’est un estimateur sans biais très utilisé en hydrométrie. ette
méthode tient compte de l’influence (poids) des valeurs des points avoisinant l’endroit
inconnu. Une valeur quelconque Z de quantité de crevette en un endroit x est estimée
par :
214
Le variogramme expérimental
moyen obtenu suit une allure
parabolique aux faibles istances
(distances proches de 0) et admet
un palier aux grandes distances
(Figure 2). L’allure parabolique
indique que le processus de
répartition des crevettes Penaeidae
dans le lac Nokoué est régulier.
Chabanne et Plante (1969) ont
remarqué que les crevettes ont
un comportement “grégaire” mais
suivant les conditions du milieu.
En outre, le variogramme moyen n’admet pas un effet de pépite. L’absence de pépite
signifie que les observations les plus proches d’un point à estimer ont un poids plus
important que les autres. L’analyse du variogramme expérimental fait entrevoir une
modélisation possible à travers un modèle exponentiel. Le Nash calculé pour le
modèle exponentiel est plus élevé. Sa valeur est de 0,873 (proche de 1). Ce qui
prouve son choix. La formule de ce modèle s’écrit :
En Février 2012 où on observait jusqu’à 2,4 tonnes de crevettes à Houédo-Aguékon
(Gbègodo). Dans tous les mois, les zones de concentration demeurent, dans l’ordre
décroissant, Gbègodo (Houédo-Aguékon), Ganvié 2 (à l’ouest de Tohokomey) et
Dakomey (Vêkky). Ces zones sont très proches des berges (moins de 100 m). Ce
sont des endroits où la faune benthique est plus développée (Gnohossou, 2006). Etant
donné que ces endroits sont à la confluence terre-eau, ils bénéficient d’une quantité
importante de détritus provenant des activités humaines. Ces détritus additionnés à
une modération de l’environnement chimique attireraient les Penaeidae.
215
Cette vue globale de la
répartition des crevettes
Penaeidae passée, il est
intéressant
d’examiner
la proportion de chaque
espèce à certains points de
concentration. Ces points
nodaux sont : Tohokomey,
Dakomey,
Gbègodo
et
Nonhouéto. Sur tous ces
lieux-clés et suivant tous
les mois de l’étude, les
quantités de F. notialis
pêchées sont supérieures à
celles de P. monodon et de
M. kerathurus. Ces espèces
concentrent à elles seules
plus de 50 % des pêchées.
A chaque endroit, excepté
Dakomey, les quantités de F. notialis capturées connaissaient une augmentation
suivant les mois. Leur pic étant atteint à Nonhouéto en Avril 2012 où elles représentent
63 % des captures. Pendant ce temps, les quantités de P. monodon connaissaient
une tendance à la baisse. L’espèce M. kerathurus quant à elle, aborde une modeste
augmentation puis une légère décroissance sauf à Dakomey où la tendance
ascendante est maintenue jusqu’ en Avril 2012. Ces évolutions quantitatives amènent
à interroger sur les conditions du milieu qui favoriseraient le développement de
certaines espèces au détriment d’autres.
216
Variability in spatial distribution of West African Monsoon and
tropical Atlantic Sea surface temperature
KENFACK S. C.2-3 , MKANKAM K. F1., HOUNKONNOU N. M2., FAI L.C3., A. FOTUÉ3,
R. M. Keumo TSIAZE3 and J. E. DANGA3
1 Lab. for Environmental Modeling and Atmospheric Physics, Univ. of Yde I, Cameroon
2 International Chair in Mathematical Physics and Applications, Univ. of Abomey-Calavi,Cotonou, Benin.
3 University of Dschang, Faculty of Science, Department of Physics, Mesoscopic and Multilayer Structure
Laboratory , Cameroon.
[email protected], University of Dschang, P.O Box 67
Abstract
Nonlinear principal component analysis (using a neural network model) is used to
detect and characterizes low-dimensional nonlinear structure in monthly SST data
rom the tropical Atlantic Ocean (29°W-21°E; -25°S-7°N), collected between 1982
and 2005. Atlantic cold tongue is detected as main mode of seasonal variability, and
its asymmetric variability with other part of selected study area is shown. Composite
analysis is used to confirm those results and also point out two types of ACT; which
we may introduce in this poster as weak Atlantic Cold tongue and strong Atlantic cold
tongue. Those two events are perfectly anti symmetric in amplitude and symmetric
in space. We also Analyzed West African rain using the same procedure. West
African Monsoon came out as the main mode. Correlation is also done to see a
possible relationship between ocean and rain.
Keywords : SST, West African Monsoon, Rain, NLPCA and composite analysis.
217
Indigence des ressources en eau, leurs pollutions et
vulnérabilité de populations dans les aires sèches du Cameroun
WAKPONOU A.
Université de Ngaoundéré - Cameroun. [email protected]
Résumé
Dans les aires sèches soudano-sahéliennes et sahéliennes du Nord Cameroun,
les populations sont exposées à un manque chronique d’eau. Ce déficit en eau
est dû à la localisation zonale de ce secteur entre 10° et 12° N, à des facteurs
édaphiques (substrat cristallin, arène granitique et sols minces), hydrologiques
(faible capacité de rétention) et aux activités humaines. Cette situation conduit de
façon récurrente à des sécheresses, voire des pénuries. Grâce à des techniques
d’accès à l’eau, traditionnelles ou modernes, les activités agricoles céréalières
(mil, sorgho) et d’élevage -sédentaire ou transhumant- sont pratiquées même si
les rendements restent modestes, toutefois, la disponibilité et l’accès à une eau de
qualité pour la consommation quotidienne demeure problématique. Cette situation
expose de façon endémique les populations à la famine, aux maladies hydriques, à
la pauvreté, précarisant ainsi davantage leurs conditions de vie.
Les résultats présentés dans ce travail sont le fruit des observations de terrain d’une
vingtaine d’année.
Mots clés : Cameroun, développement, eau, pollution, risques.
218
1. les contraintes du milieu physique à l’accès à l’eau
Si généralement la pénurie d’eau en milieu aride est tributaire seulement des
conditions climatiques contraignantes, elle est exacerbée dans le Cameroun
septentrional par des données topographiques et le substrat.
2. L’eau source de vie et/ou source de mort
Disons volontiers, à la suite de Veyret et Pech (1993), citant Bethemont (1987), que
dans ces aires sèches plus qu’ailleurs, l’eau n’est pas seulement une ressource
naturelle, pas seulement une richesse naturelle mais qu’elle est la vie. En effet,
moyen naturel, elle fait aussi partie du flux économique et constitue le noyau
autour duquel s’organisent toutes les activités. En outre, face aux considérations
empiriques telles que « c’est Dieu qui donne l’eau » et/ou « l’eau ne tue pas », on
se rend à l’évidence que la gestion hasardeuse de cette ressource et les risques de
maladies liées à elle relèvent en partie de l’ignorance des populations qu i exacerbe
l’assèchement, première cause de la dégradation des écosystèmes secs.
3. Les sources d’approvisionnement et les moyens d’accès à l’eau
Depuis des millénaires, les sociétés ont construit des savoirs et développé
des techniques d’accès à l’eau pour les activités rurales et surtout pour la
consommation quotidienne (boisson, toilette, vaisselle, lessive…). Les sources
d’approvisionnement, toutes sujette à des pollutions sont variées selon les saisons
et les stratégies d’accès dépendent de la topographie, puisque les difficultés ne sont
pas les mêmes selon que l’on soit en montagne ou sur les piémonts (pédiments,
glacis, et plaines).
4. L’hygiène, les pratiques sociales et les maladies hydriques
Le souci des populations d’avoir de l’eau en quantité suffisante les amènent à ne
pas tenir compte de la qualité. Durant les trois premiers mois de la saison sèche
(octobre – décembre), subsistent des mares résiduelles dans les lits des mayos,
lieux privilégiés de rencontre entre les hommes (adultes et enfants) pour l’eau de
consommation courante, la pêche (dans certains cas), les baignades, les autres
travaux domestiques, et le bétail qui s’abreuve en laissant des crottins. Cette
promiscuité entre le bétail, les hommes et les mouches et moustiques en quête
d’humidité. La même ambiance se retrouve dans les secteurs piémontais où le
ravitaillement se limite à quelques petites excavations dans des poches d’altérites
où jeunes adolescents et femmes se disputent à longueur de la journée ou encore
autour des Entonnoir d’accès à l’inféroflux dans les lits des mayos. En principe
aménagée pour des pratiques pastorales, il arrive que les mares artificielles
constituent les seuls points d’eau en mi –saison sèche. Leur eau est alors utilisée
dans tous les travaux domestiques, loin des règles élémentaires d’hygiène. Dans
les plaines inondables du Tchad les populations utilisent aussi bien les eaux aux
219
qualités douteuses des mares résiduelles du grand yaéré, du fleuve Logone,
que celles chargées des engrais et autres pesticides des canaux d’irrigation des
rizières du Projet Logone-Chari (PLC) que celles de la retenue d’eau de Maga. Si
la promiscuité entre le bétail et l’homme constitue la cause majeure de souillure
de l’eau, d’autre sources de pollution des points d’eau existent . Celle des bornes
fontaines est liée à l’utilisation de l’eau car on y lave les enfants, et les légumes, on
y fait la lessive et la vaisselle. A certaines bornes fontaines, il faut insérer un tube
que les utilisateurs lubrifient de salive, source probable de contamination en cas
de maladie. En ce qui concerne les puits, certains ne sont pas cimentés, la partie
supérieure peut être armée d’un vieux fûts rouillés, donc pas d’étanchéité latérale.
L’ouverture est bien souvent au raz du sol sans couvercle et l’eau de ruissellement
peut y pénétrer. Lorsqu’il existe une margelle, c’est bien souvent un vieux pneu de
camion et l’eau qui y séjourne tombe dans le puits à chaque opération. La nappe
exploitée est souvent peu profonde et menacée par l’infiltration des latrines qui,
dans certaines concessions ne sont distantes des puits que de 2 à 3 m et en saison
des pluies, des inter-échanges se produisent probablement. De même dans les
ruelles à travers les quartiers, les eaux usées rejetées à l’air libre s’infiltrent et
polluent les puits. Tout ce comportements à risque, la pollution des nappes et des
puits, les diverses formes de contamination entraînent un taux de morbidité élevée
et un endémisme des maladies hydriques chroniques dans la région.
Tableau 1. Prévalence des maladies hydriques dans la région de l’Extrême-Nord-Cameroun
Sources : Rapports de l’Hôpital départemental de Yagoua, du District de centre de santé de Mora et de la Délégation Régionale
de la santé de l’Extrême-Nord-Cameroun. (A actualiser).
220
1
2
3
4
5
6
7
Photo 1 : Entonnoir d’accès à l’inféroflux dans le.Mayo-Mbocki, 19-I-2007.
Photo 2 : De petites excavations dans une poche d’altérite. (Quartier Lodoko à Mémé, 15-XII- 2005)
Photo 3 : Une mare artificielle. (Zibou, 13-XII-2005)
Photo 4 : Mare résiduelle. (Yagoua, 14-XII-2005)
Photo 5 : Un canal d’irrigation dans les rizières. (Vélé, 14-XII-2005)
Photo 6 : Puits traditionnel public. (Koïna, 18-I-2007).
Photo 7 : un entonnoir d’accès à l’inféroflux dans le mayo Kalliao, (Maroua, 12-XII-2005 )
221
Étude de la variabilité de débits moyens dans le Nord
de l’Algérie
HEBAL A.1 et REMINI B.2
1 Laboratoire LOPAAFZS, département des sciences agronomiques, université 20 août 1955 de Skikda,
BP 26 (Algérie), Tel. +213661161109, Email : [email protected]
2 Professeur, département des sciences de l’eau et environnement, université Saad Dahleb de Blida
(Algérie).
1. Problématiques et objectifs
La ressource en eau superficielle et souterraine dans les pays semi-arides constitue
le facteur limitant pour tout essor économique. Une évaluation précise des ressources
superficielles en eau et de leur variabilité passe par la prise en compte des :
-débits moyens annuels et bilans hydrologiques ;
-régimes fluviaux et variations saisonnières des débits ;
-débits moyens journaliers.
L’Algérie a connu, au cours de ces trente dernières années, une variabilité
pluviométrique importante dans l’espace et dans le temps. Cette variabilité,
caractérisée par un important déficit pluviométrique, a eu un impact négatif sur
le régime d’écoulement des oueds, sur l’alimentation de la nappe phréatique et
sur le niveau de remplissage des barrages, dont les conséquences sont souvent
catastrophiques sur le développement socioéconomique du pays.
Une meilleure compréhension de la variabilité du régime hydrologique des oueds
permettrait une amélioration de la gestion des risques induits par cette dernière et
de bien gérer les ressources en eau et de la production agricole, ceci dans le cadre
du développement durable du pays.
Cette étude est une contribution à la connaissance de l’organisation des ressources
superficielles en eau dans l’Algérie du Nord. Elle a pour objectif de mettre en
évidence la variabilité spatiale, temporelle à différents pas de temps et fréquentielle
des débits moyens des cours d’eau dans cette région, ainsi que les caractéristiques
de leurs régimes.
Pour ce faire, des méthodes statistiques sont utilisées pour analyser le problème de
la répartition spatiale des débits, puis celui de leur variabilité temporelle à l’échelle
annuelle, saisonnière, mensuelle et journalière et enfin une analyse fréquentielle
des trois séries de débits moyens annuels est réalisée.
La région concernée par cette étude est le Nord de l’Algérie, représentée par les
222
trois grands bassins : Seybouse situé dans la partie Est, Isser dans la partie centrale
et enfin Tafna dans la partie Ouest du Nord de l’Algérie.
2. Région d’étude et données utilisées
2.1 Zone d’étude
La zone d’étude est constituée de trois grands bassins algériens situés dans le Nord
de l’Algérie, à savoir :
­- Seybouse, qui s’étend sur 6471 Km2, il est compris en longitude entre 6.78° Est et
7.98° Est et en latitude entre 35.79° Nord et 36.92 Nord ;
­- Isser, d’une superficie de 4126 Km2, il est compris en longitude entre 2.87° Est et
3.93° Est et en latitude entre 35.88° Nord et 36.84 Nord ;
­- Et Tafna, qui s’étend sur 7245 Km2, il est compris en longitude entre 0.91° Ouest
et 2.03° Ouest et en latitude entre 34.45° Nord et 35.29 Nord.
La figure 1 donne la situation géographique de ces bassins et des stations
hydrométriques utilisées dans cette étude pour chacun d’eux.
Figure 1. Localisation de la région d’étude et des stations hydrométriques utilisées
223
2.2 Données utilisées
Pour l’étude spatiotemporelle des débits, la période de référence communes aux
trois stations hydrométriques citées plus haut est celle allant de l’année hydrologique
1975/1976 jusqu’à l’année 1990/1991, date pour laquelle la station de Merbeck
ne dispose plus de données. Nous n’effectuerons pas une extension des données
hydrométriques (maximisation intrinsèque de l’information au sens de P. Dubreuil
(1974), car il semble préférable de baser notre analyse sur des données réellement
observées et non théoriquement extrapolées, d’autant plus que l’étendue des
échantillons et la forte irrégularité du régime hydrologique des bassins ne justifient
guère une telle opération. Concernant l’étude fréquentielle, elle est portée sur la
totalité de données disponibles pour chaque station : 68/90 pour Merbeck, 67/02
pour Lakhdaria et enfin 75/05 pour Pont du chat.
Nous disposons donc de séries de débits moyens journaliers représentant trois
bassins à trois stations. Par conséquent ces dernières ont été choisies pour l’étude
de la distribution spatiotemporelle et fréquentielle des débits moyens dans le Nord
de l’Algérie, ainsi que des bilans hydrologiques.
3. Méthode
Pour ce faire les éléments suivants ont été traités :
A. Débits moyens annuels
- Variations des débits moyens annuels bruts
- Variations des débits moyens annuels spécifiques
B.Bilan hydrique
- Bilans annuels
- Bilans moyens interannuels
C. Débits moyens mensuels
- Coefficient mensuel de Débits
- Coefficient de variation
- Modifications interannuelles du régime mensuel
- Ressources mensuelles en eau de surface disponible
D. Débits moyens journaliers
E. Analyse fréquentielles des débits moyens annuels
Mots-Clés : Nord de l’Algérie, débit, variabilité spatiotemporelle.
224
Prise en Compte de l’Incertitude dans la Modélisation
Pluie-débit basé sur le Principe de Moindre Action
A.E. ALAMOU, A. AFOUDA
Laboratoire d’Hydrologie Appliquée (LHA); Université d’Abomey-Calavi (UAC), Bénin*
Résumé étendu
L’estimation des incertitudes en hydrologie de surface et en hydrologie souterraine
reçoit de nos jours, une attention de plus en plus croissante aussi bien de la part des
chercheurs que des praticiens (Montanari et al-2009). L’évaluation des incertitudes
constitue par exemple l’un des objectifs affichés par l’AISH dans son initiative sur
les méthodes de prédiction sur les bassins non-jaugés (Silvapalan et al 2006). Dans
le cadre de la modélisation hydrologique, l’incertitude est liée à notre connaissance
incomplète du milieu naturel. En effet la dynamique intrinsèque de beaucoup de
processus hydrologiques reste encore de nos jours inconnue. A cela s’ajoutent les
approximations inhérentes à la démarche conceptuelle que constitue la description
mathématique des processus physiques qui gouvernent l’évolution de ce système.
Les incertitudes en hydrologie ont donc un sens beaucoup plus profond. Elles
doivent prendre en compte l’évolution du système, les processus dominants et la
compréhension de leur dynamique interne. La présente communication présente la
méthode de prise en compte des incertitudes dans la modélisation pluie-débit basé
sur le Principe de Moindre Action.
1. Sources d’incertitudes dans la modélisation pluie-débit
Les incertitudes dans la modélisation pluie-débit proviennent de trois sources
importantes (Pérrin-2000, Le Lay-2006, Shrestha-2009) :
• Les incertitudes observationnelles : elles sont liées à la qualité et à la quantité de
données d’observation disponibles pour la modélisation pluie-débit.. Lorsque l’on
cherche à définir leur rôle, deux attributs à savoir : la précision de leur mesure et leur
contenu informatif doivent être distingués (Le Lay-2006). D’après Shrestha (2009),
les incertitudes provenant des observations ont généralement deux composantes :
l’erreur de mesure et le contenu informatif des données disponibles.
• Les incertitudes générées par la structure du modèle : les modèles, y compris
les plus complexes ne sont que des représentations simplifiées du monde réel.
Les processus réels complexes sont systématiquement simplifiés lorsqu’on établit
les concepts de base et les équations du modèle. Même lorsque les théories
sont disponibles et bien connues leurs formulations générales conduisent à des
équations très complexes (équations de ST Venant par exemple). La plupart des
225
modèles n’utilisent donc que les approximations de ces équations ou des relations
empiriques. Ces approximations conduisent souvent à négliger certains processus
et interactions jugés secondaires dans la réponse du bassin versant. Mais la
conceptualisation avec des approximations inappropriées ou des processus ignorés
ou mal représentés peut conduire à de graves erreurs dans la structure du modèle.
Par ailleurs, les erreurs du modèle peuvent aussi provenir de la mise en œuvre
mathématique. En effet aux approximations d’ordre conceptuel s’ajoute souvent la
discrétisation spatiale et temporelle qui transforme le modèle mathématique en un
modèle numérique. Du fait de la non-linéarité et de la propagation inévitable des
erreurs d’arrondi dans le schéma numérique, les solutions réelles et les solutions
numériques approchées peuvent exhiber un écart important. Les incertitudes
provenant de la simplification systématique des processus réels s’ajoutent donc
aux incertitudes provenant des schémas de calcul pour constituer les incertitudes
dues à la structure du modèle.
• Les incertitudes générées par les paramètres : les incertitudes dans les paramètres
du modèle proviennent de l’impossibilité de quantifier de manière précise, les
paramètres d’entrées d’un modèle qui peuvent ne pas avoir une signification
physique comme c’est le cas pour la plupart des modèles conceptuels. En outre
des paramètres qui ont une signification physique pourraient n’être pas directement
mesurable ou bien trop coûteux à mesurer sur le terrain. Dans ce cas, leur valeur est
généralement estimée par des méthodes indirectes, par exemple à partir de jugement
d’expert ou de calibrage sur le terrain. Il faut cependant reconnaitre que le jugement
d’expert est normalement subjectif et donc incertain etles paramètres obtenus à
partir des processus de calibrage ne sont pas non plus exempts d’incertitude. Par
ailleurs, le processus de calibrage lui-même conduit implicitement à compenser
les erreurs liées au modèle et aux données, par le transfert de ces erreurs dans
les paramètres du modèle sous forme de biais dans leurs valeurs. Les erreurs qui
proviennent des compensations entre les valeurs des paramètres sont internes à la
structure de modèle et par conséquent, peuvent contribuer à rendre l’identification
du modèle quasi-impossible. Des résultats de modélisation acceptables peuvent
alors être obtenus avec des valeurs de paramètres improbables. L’identification
des valeurs appropriées des paramètres demeure un problème, même à petite
échelle et à l’intérieur des grilles de discrétisation pour les EDP, parce qu’il n’y a
pas de technique pour une définition indépendante des valeurs des paramètres,
(Beven-1993).
2. Analyse des incertitudes dans la modélisation pluie-débit
On considère que les résultats des prévisions des modèles hydrologiques en général
et des modèles déterministes comme le Modèle Hydrologique basé sur le Principe
de Moindre action (ModHyPMA) (Afouda et al 2004, 2006, Afouda & Alamou 2010)
sont fortement entachés d’incertitudes, et que ces incertitudes proviennent de trois
sources principales : les incertitudes liées aux données d’entrées, les incertitudes
226
liées à la structure du modèle et les incertitudes liées aux paramètres du modèle.
Pour améliorer les résultats des prévisions et diminuer le degré d’incertitudes, les
hydrologues se sont, de plus en plus, appuyés sur les progrès de l’informatique
et la puissance toujours croissante des calculatrices, souvent au détriment de la
compréhension profonde du processus hydrologique réel (hydrodynamique des
milieux hétérogènes) l’idée générale étant d’augmenter le nombre de paramètres.
Comme le suggère Klir (1989) l’augmentation de la complexité devrait, en principe,
conduire à la diminution de l’incertitude structurelle, à cause de la représentation
détaillée du processus physique. Maisdans ce cas, la plupart des paramètres n’ont
pas de signification physique : ils doivent être estimés à partir des données d’entrée.
Il résulte qu’avec l’augmentation de la complexité des modèles et du nombre de
paramètres le poids des incertitudes liées aux données qui ont servi au calage
augmente. Compte tenu de la relation qui existe entre l’incertitude structurelle et
les incertitudes des paramètres ainsi que celles des données d’entrée l’idée qu’il
existe pour chaque modèle et la série de données qui lui est associée, un niveau
optimal de complexité du modèle pour lequel l’incertitude totale est minimum a été
largement exploré (Shrestha-2009). L’objectif ici est de trouver une représentation
des incertitudes pouvant permettre de les quantifier.
3. Prise en compte de l’incertitude dans la version stochastique du
ModHyPMA
Il faut rappeler que le Modèle Hydrologique basé sur le Principe de Moindre Action
(ModHyPMA) est introduite par Afouda et al (2004, 2006). Il repose sur fondamentale
selon laquelle : « La nature suit toujours les voies les plus simples … et les voies
les plus simples sont celles qui minimisent la dépense de la nature en énergie ».
L’interprétation du modèle qui en résulte se présente sous la forme d’une équation
différentielle stochastique vectorielle
(1)
où [dβ(t) , t єT] est un processus du mouvement brownien de variance
(2)
Et la loi de probabilité associée est de la forme
(3)
où
(4)
est l’opérateur de diffusion du processus [X(t), tєT]
227
L’approximation de la solution par les polynômes d’Hermite conduit à :
(5)
Elle correspond à l’ordre 1 à la loi de Gauss et s’éloigne de cette loi au fur et à
mesure que le degré d’approximation augmente comme le montre la figure 1
Figure 1 : Représentation des densités
de probabilité d’ordre 1, 3 et 6
228
Influence de la variabilité pluviohydrologique sur la distribution
de l’Hippopotamus amphibius dans le bassin-versant du Mono
(Golfe de Guinée)
M. AZANLIN1, E.AMOUSSOU2-3, H. S. TOTIN VODOUNON2-3, M. BOKO2
et B. SINSIN1
1 Laboratoire d’Ecologie Appliqué (LEA)
2 Laboratoire Pierre PAGNEY, Climat, Eau, Ecosystème et Développement (LACEEDE)
03 BP1122 Cotonou (Bénin), Université d’Abomey-Calavi, République du Bénin
3Département de Géographie et Aménagement du Territoire de l’Université de Parakou
[email protected], [email protected], [email protected] [email protected], et,
[email protected]
Résumé
En Afrique de l’Ouest et dans le bassin-versant du Mono, les déficits
pluviohydrologiques au cours des quatre dernières décennies ont engendré de
grave conséquence sur les zones humides. Or, ces dernières constituent les
secteurs les plus favorables au développement des espèces fauniques aquatiques
notamment l’Hippopotamus amphibius. Cette espèce en quasi-absence, est de plus
en plus livrée à la migration du fait de la péjoration pluviométrique récurrente. Ainsi,
la disponibilité d’eau est un indicateur de détermination des aires de distribution de
l’espèce.
Les données utilisées sont : précipitations, évapotranspiration et débit du bassinversant du Mono à Athiémé sur la période 1961-2010. La détermination des
précipitations de l’ensemble du bassin est faite en fonction des coordonnées
géographiques et de l’altitude. La détermination du débit écologique serait un
indicateur de contrôle du mode d’usage de l’eau du bassin pour éviter la dégradation
de l’écosystème. La tendance du régime hydrologique est corrélée avec les résultats
de dénombrements de l’espèce en différentes saisons pour mieux apprécier la
vitesse de migration des espèces.
Cette diminution de la population d’hippopotames peut s’expliquer de diverses
manières et ne peut pas être directement et entièrement rattachée au braconnage.
En effet, cette fluctuation des hippopotames est liée à la hauteur d’eau dans les
différents plans d’eau et aux précipitations. C’est ce qui explique leur présence en
abondance pendant les hautes eaux et les périodes de crue.
Mots clés : Bénin, Mono, variabilité climatique, hippopotame.
229
Distribution de probabilité des pluies sur le bassin Bia
(Côte d’ivoire) : contribution des chaines de Markov
MELEDJE N. H.1 , KOUASSI K.L.1
1 Centre de Recherche en Ecologie Université Nangui Abrogoua, 08 BP 109 Abidjan 08 (Côte d’Ivoire) ;
[email protected]
1. Introduction
Les phénomènes de sécheresse et de désertification qui ont touché nombre de
pays africains au sud du Sahara n’ont pas épargné la Côte d’Ivoire, surtout à partir
des années 1970. L’impact de ces phénomènes s’est traduit par des perturbations
climatiques importantes, notamment la prolongation anormale de la saison sèche.
Le bassin versant de la Bia n’a pas échappé à la grande sécheresse qui a frappé
la Côte d’Ivoire ; pourtant aucune étude des occurrences de sécheresse n’a été
effectuée sur ce bassin.
Par conséquent, dans cette étude, l’occurrence des sécheresses dans la région de
la Bia est mise en évidence en utilisant des modèles de chaines de Markov au cours
de la période 1901-2002
2. Contexte et pluviométrie de la zone d’étude
Le cas d’étude est le bassin amont du lac d’Ayamé qui fait partie du bassin versant
transfrontalier de la Côte d’Ivoire et du Ghana (figure1). La figure 2 présente la
répartition spatiale des pluviométries moyennes annuelles de la région d’étude et
les postes pluviométriques étudiés.
Figure 1: Carte de situation du bassin de la Bia
Figure 2: Localisation des stations
pluviométriques sur le bassin de la Bia
230
3. Données et méthodologie
3.1. Données
Les données pluviométriques de six (06) stations (figure 2) utilisées dans cette
étude proviennent de la SODEXAM en Côte d’Ivoire et le Département des services
météorologiques (METEOROLOGICAL SERVICES DEPARTMENT) au Ghana.
3.2. Méthodes
3.2.1. Définition d’un indice de sécheresse
L’indice standardisé de sécheresse pluviométrique (ISSP) identifie les différentes
séquences sèches existantes dans les séries à partir de l’accumulation et ultérieure
standardisation des anomalies pluviométriques mensuelles.
ISSPi = ZAPAi = (APAi – APA)/σAPA
APi = Pi - PMED
APAi = Σ APi
où :
APi = anomalie pluviométrique de chaque année i.Pi = valeur de la précipitation de
l’année i. ISSPi = idice standardisé de sécheresse pluviométrique du mois i, ZAPAi
= Anomalie pluviométrique cumulée standardisée du mois i. APA = Moyenne des
anomalies pluviométriques cumulées de tous les mois de la série. σAPA = Écart
type des anomalies pluviométriques cumulées de tous les mois de la série. PMED
= précipitation médiane de la série correspondant à l’année de la série étudiée.
APAi = Anomalie pluviométrique cumulée du mois i.
Pour déterminer le seuil de sécheresse nécessaire à la prévision saisonnière et
annuelle, nous avons opté pour les anomalies pluvieuses APi décrites ci-dessus.
APi négative = année sèche, APi positive= année humide
3.2.2.2. Présentation de la méthodologie des chaines de Markov
3.2.2.2. 1. Le processus de Markov d’ordre 1
Le processus d’ordre 1 est défini par :
Dans ce cas, l’état de l’année k dépend de l’état de l’année k-1 et de l’état de l’année
k-2. La matrice de passage de la chaîne de Markov d’ordre 2 s’écrit :
231
4. Résultats
4.1. Application de l’indice de sécheresse (ISSP) au bassin de la Bia.
Figure 3 : Evolution des indices standardisés de sécheresse pluviométrique des différentes
stations dans le bassin de la Bia (1901-2002)
Pour la quasi-totalité des stations, une rupture (diminution de la pluviométrie
annuelle) dans les séries étudiées apparaît entre 1970 (figure 3). Ces résultats
confirment l’apparition d’un déficit pluviométrique à partir de 1970, et la poursuite de
celui-ci durant les décennies 1980-1990 et 1990-2000.
4.2. Application des chaînes de Markov
4.2.1. Variabilité spatiale avec la matrice de Markov d’ordre 2
On observe une grande variabilité des probabilités d’avoir deux années sèches sur
chacune des cartes. La période 1971-2002 est marquée par une sécheresse et les
probabilités d’avoir deux années successives sèches dépassent les 70% (Figure 4).
232
Figure 4 : Répartition spatiale des probabilités après deux jours successifs secs
4.2.2. Variabilité spatiale avec la matrice de Markov d’ordre 2
Les tendances spatiales de la matrice de Markov d’ordre 2 dénotent un assèchement
généralisé des sols du bassin sur la période 1946-2002, marqué plus nettement
pour la période 1971- 2002 et plus de la moitié sud du pays (Figure 5).
Figure 5 : Répartition spatiale des probabilités après trois jours successifs secs
5. Conclusion
La baisse de la pluviométrie est généralement marquée pendant le début des
années 1945 et le milieu des années 1970. L’étude de la persistance de sécheresse,
en utilisant les chaînes de Markov, a montré que pour avoir une année non sèche
après une année sèche, la probabilité est plus importante au Centre du bassin
233
Hydrologie et hydrochimie des eaux dans la zone de
construction du chenal du port de pêche de Grand-Lahou,
Côte d’Ivoire
Kouakou Séraphin KONAN1-3, Kouakou Lazare KOUASSI1, Kouassi Innocent
KOUAME2, Aka Marcel KOUASSI3, Issiaka SAVANE2, Dago GNAKRI1
1 Université Jean Lorougon Guédé, BP 150 Daloa, Côte d’Ivoire.
2 Université Nangui Abrogoua, 01 BP 10588 Abidjan 01, Côte d’Ivoire.
3 Centre de Recherches Océanologiques, BP V18 Abidjan, Côte d’Ivoire.
* Correspondance, courriel : [email protected]
Résumé
Une caractérisation des eaux de l’estuaire de Grand-Lahou a été entreprise pour
accompagnée le projet de construction du chenal du port de pêche de GrandLahou qui vise à assurer la navigabilité de l’estuaire afin de redonner une vitalité
à l’économie de la région. Ainsi, les variations spatio-temporelles de quelques
paramètres physico-chimiques (température, salinité, oxygène dissous, pH et
turbidité) et des indicateurs de pollution chimique (PO43-, NO3- et NO2-) ont été
étudiées en relation avec les variations saisonnières des paramètres hydrologiques
(débit du fleuve Bandama, débit de la rivière Boubo et précipitation) et l’instabilité
de la passe de Grand-Lahou.
Les résultats montrent que la variation des paramètres physico-chimiques des
eaux de l’estuaire de la lagune de Grand-Lahou est fortement influencée par la
dynamique du fleuve Bandama, des petites rivières côtières et du degré d’ouverture
ou de fermeture de la passe. Tout comme la turbidité, la salinité reste élevée (18
‰ en moyenne) pendant les périodes d’étiages où les eaux marines pénètrent
véritablement en repoussant les eaux continentales. En revanche, en périodes de
hautes eaux du fleuve Bandama et des rivières côtières, la salinité diminue pour
atteindre des valeurs allant de 0,05 ‰ à 10 ‰. Au niveau de la température et le
pH, ils varient faiblement dans les eaux de la zone estuarienne de cette lagune de
Grand-Lahou. Par ailleurs, les teneurs en sels nutritifs (CV > 15 %) sont relativement
élevées avec des baissent significatives en périodes d’étiage (saison d’upwelling et
grande saison sèche) du fait de la prolifération des algues, de la photosynthèse,
des activités bactériennes et de la sédimentation importante. La charge polluante
reste dans les normes tolérables mais un suivi de l’état de pollution doit être fait en
continu afin d’éviter des situations d’urgence.
Mots clés : Hydrologie, hydrochimie, estuaire, passe, lagune de Grand-Lahou.
234
Analyse de l’instabilite pluviometrique sur les écoulements de
surface dans le bassin du Mono
AMOUSSOU Ernest1-2, TRAMBLAY Yves2, TOTIN V. S. Henri1, HOUESSOU Sotelle4,
MAHE Gil2, SERVAT Eric2, CAMBERLIN Pierre3
[email protected], [email protected]
1 Département de géographie et Aménagement du territoire, Université de Parakou 03 BP1122 Cotonou
(Bénin), Tél (+229) 95 06 47 46
2 Laboratoire Hydrosciences Case MSE, Université de Montpellier 2, 34095 Montpellier Cedex 5 France
[email protected], [email protected], [email protected]
3 Centre de Recherches de Climatologie (CRC), Université de Bourgogne, 6 boulevard Gabriel 21000
Dijon-France Tél : (+33) 3 80 39 38 21/606607480 Fax :(+33) 3 80 39 57 41 [email protected]
4 Chef service environnement, Communauté électrique du Bénin, BP 1368 Lomé (Togo),
Tél (+228) 22216132, [email protected]
Résumé
De nos jours, de nombreuses études scientifiques démontrent qu’en Afrique
tropicale les eaux de surface et leur gestion sont très tributaires de la variabilité
climatique. Ainsi, l’instabilité pluviométrique des années 1960 à nos jours, ajoutée
à la mise en eau du barrage hydroélectrique de Nangbéto en septembre 1987, a
contribué à une modification des régimes hydrologiques et par conséquent à la non
maîtrise des ressources en eau dans le bassin du Mono.
L’objectif est de d’étudier la variabilité des précipitations, de caractériser la relation
débit-débit sur toute la période 1961-2000 en amont et en aval du barrage d’une
part et d’apprécier le rôle du barrage dans l’évolution des écoulements de surface
dans le bassin d’autre part.
Cette étude s’appuie sur les données de pluies des stations climatiques du bassin
et de son environnement immédiat d’une part ; de débits à la station hydrométrique
en amont de Nangbéto (Corrékopé et Nangbéto) et en aval (Tététou et d’Athiémé)
d’autre part. Une interpolation cubique qui s’appuie sur la triangulation de Delauney
est faite pour l’obtention de champ de pluie du bassin et en amont des stations
hydrométriques afin de mieux cerner la relation pluie-débit, pluie-débit et l’influence
du barrage.Une classification hiérarchique ascendante combinée des quarante ans
de données pluviométriques (1961-2000) et de chacune des vingt-cinq stations
permet de dégager les quatre types principaux de régimes réels et moyens.
Les données pluviométriques interpolées par le modèle de régression linéaire
multiple à partir des coordonnées géographiques et l’altitude ont permis de
déterminer le champ de pluie du bassin en amont de chaque station hydrométrique.
Ces données de champ ont permis ensuite de déterminer les cinq types d’événements
235
hydroclimatiques (très sèche, sèche, normale, humide et très humide). Les méthodes
de calcul des indices de déficit hydrique (IdH) et d’écoulement de base (IEB) ont
aidé également à caractériser la dynamique du fonctionnement hydrologique du
bassin.
Les résultats obtenus ont permis de constater une progression dans le temps
vers le sud des régimes de type unimodal, et un recul des régimes bimodaux
à maximum exacerbé de juin, de type littoral. Mais, avec la légère reprise
pluviométrique (2 %) de 1988 à 2000 par rapport à la sous-période 1961-1987,
on assiste à un excédent d’écoulement de 37 % sur le Mono à Athiémé à
régime « artificiel » de 1988 à nos jours. Ainsi, les effets du barrage de Nangbéto
se traduisent sur le Mono par une augmentation en moyenne de 90 % des débits
d’étiage en aval alors queles débits de crue ont connu une baisse de 3 %.
Ceci montre le rôle joué par le barrage de Nangbéto sur le débit et l’atténuation
des inondations et par conséquent une pérennisation de l’écoulement en aval du
bassin.
Mots clés : Mono, instabilité pluviométrique, écoulement de surface continu afin
d’éviter des situations d’urgence.
236
Mise à jour des normes hydrologiques en relation avec les
changements climatiques et environnementaux
en Afrique de l’Ouest
NKA N. B1 , OUDIN L2 , KARAMBIRI H1, PATUREL E3 , RIBSTEIN P2
1 2iE
2 UPMC
3 IRD
Introduction
Durant les décennies 1970 et 1980 le sahel comme toute l’Afrique de l’Ouest et
l’Afrique Centrale a connu des épisodes d’intense sécheresse se caractérisant par
une réduction importante des précipitations avec des épisodes de forts déficits
entre 1972 et 1973, entre 1982 à 1984 (Paturel et al.1997, Mahé et al. 2010). Au
cours de ces années des records absolus de minimas pluviométriques ont plusieurs
fois été. Ces épisodes plus ou moins longs de sécheresse ont profondément
affectés la vie des populations ainsi que l’environnement hydrologique des cours
d’eau sahéliens. Et aujourd’hui encore, l’analyse des chroniques pluviométriques
montre que les moyennes annuelles sont toutes en dessous de la moyenne avant
1970 (Balmé 2004, Mahé et al. 2009). Cette situation a poussé les chercheurs à
s’interroger sur les conséquences de cette sécheresse sur l’hydraulicité des cours
d’eau Ouest Africains. A ce titre, la zone sahélienne est celle qui a suscité le plus
d’intérêt de par sa situation déjà très aride, de ce fait l’hydrologie régionale a connu
au courant des dernières années un essor important au plan international durant les
dernières années par le canal de réseaux fédérateurs tels que les projets FRIEND
de l’UNESCO et le programme AMMA.
L’analyse des modules des cours d’eau de la bande sahélienne a montré un paradoxe
par rapport aux zones non sahéliennes (notamment la zone soudanienne). En zone
soudanienne, la diminution de la pluviométrie entraine une diminution significative
des écoulements en comparant les débits avant et après 1970. A l’opposé, en
zone sahélienne, l’étude de chroniques de débits au Burkina Faso et au Niger
montre une augmentation du coefficient de ruissellement après la sécheresse.
Pouyaud (1987) a montré que les coefficients d’écoulements et les écoulements
annuels ont augmenté sur des petits bassins versants en zone sahélienne, du fait
de l’impact des variations climatiques sur la végétation et la dénudation du sol.
Des investigations plus récentes ont pu trouver un lien entre l’augmentation des
écoulements et l’augmentation des surfaces cultivées au détriment des surfaces
à végétation naturelle dans les zones à pluviométrie inférieure à 750mm. En plus,
depuis près d’une dizaine d’années, les médias font l’écho des nombreux cas
237
d’inondations dans les pays de la zone sahélienne pendant les saisons pluvieuses ;
plusieurs petits ouvrages sont détruits au Burkina Faso, au Niger, au Tchad, et au Nord
Cameroun.
Dans cette présentation, nous avons choisi d’étudier au cours des dernières
décennies l’évolution de la crue décennale, norme hydrologique par excellence
pour le dimensionnement des ouvrages hydrauliques tels que les petits barrages.
La crue décennale est estimée selon différentes méthodes, comme par exemple
celles décrites dans FAO (1996). En comparant les débits décennaux avant et
après la sécheresse au sahel, notre objectif est de mieux comprendre l’impact des
changements climatiques et environnementaux sur le calcul de la crue de projet.
Le contexte
Les méthodes servant à déterminer les caractéristiques d’une crue de projet en
Afrique de l’Ouest ont été développées dans les années 1960 par les hydrologues
de l’ORSTOM et du CIEH, d’où les deux principales méthodes portant leurs noms
respectifs. Ces méthodes, encore largement utilisées de nos jours n’ont pas souvent
été remises en cause et leur dernière actualisation remonte aux les années 1994,
actualisation qui a abouti à un document sur les ‘Crues et apport’ publié par la F.A.O
en 1996, mais qui ne tient pas compte de la sécheresse.
Une conséquence indirecte de la sécheresse a été la forte pression des populations
de la région sahélienne sur l’environnement par la mise en culture des terres au
détriment des espaces à végétation naturelle. Par ailleurs, pour atténuer l’impact de
la sécheresse, les populations du sahel ont développé des moyens de mobilisation
de l’eau. La construction de petits barrages et réservoirs n’a cessé d’augmenter
en zone sahélienne, c’est le cas précis du Burkina Faso avec plus de 1053 petits
ouvrages recensés en 2001 (CECCHI, 2006). Il est nécessaire d’étudier de manière
approfondie les changements subits dans la région sahélienne pour comprendre
l’influence sur l’hydrologie et proposer ensuite une révision des méthodes de calcul
de la crue de projet, comme par exemple la crue décennale.
En Afrique de l’Ouest, les méthodes usuelles (CIEH, et ORSTOM) exigent des
utilisateurs beaucoup d’expertise en hydrologie sahélienne. De plus la crue
décennale est estimée avec une grande incertitude. Pour actualiser ces méthodes
et proposer une estimation de la crue décennale qui prenne en compte les
changements récents du milieu, la stratégie adoptée dans le présent travail se base
sur l’analyse statistique des données actualisées, sur la comparaison de différentes
méthodes d’estimation de la crue décennale pour des bassins versants observés et
sur la régionalisation des résultats.
238
I- La base de donnees
La collecte des données ayant été réalisée dans différents pays de la région, nous
avons procédé à un tri des séries utilisables, sur la base de la proportion de lacunes.
Certaines stations ont de ce fait pu être comblées.
Nous disposons d’une base de données de 21 Bassins versants répartis dans 4
pays de la zone sahélienne (Burkina Faso, Niger, Sénégal, Mali) ouest africaine
et affluents de trois grands fleuves principaux : le fleuve Niger, le fleuve Gambie,
et la Comoé. Les données proviennent pour la plupart des services hydrologiques
nationaux des pays concernés :
• Critères de zone: 300mm ≤ Pan ≤ 750mm ; Afrique de l’Ouest;
• Critères de Surface: 1000 km2 ≤ S ≤ 10000 km2.
239
II. La méthodologie
Nous avons commencé notre analyse par un ajustement statistique des valeurs
extrêmes observées, en considérant plusieurs étapes :
• Un premier ajustement statistique des débits maximums traite les chroniques
dans leur totalité en comparant l’ajustement de plusieurs lois (Gumel, GEV,
Exponentiel,….);
• Un autre ajustement sera mené sur des périodes glissantes (5 ans ou 10 ans),
dans le but d’étudier la variabilité de la crue décennale dans le temps;
• Un dernier ajustement sur deux périodes : avant et après le break climatique de
1970 pour voir l’influence de la sécheresse sur les débits de crue décennale.
• Une autre étape a été l’application de tests de tendance sur les valeurs de débits
décennaux obtenus sur les périodes glissantes afin d’identifier des changement
significatifs dans l’évolution de la valeur décennale.
La méthode ORSTOM ayant été développée à partir de petits bassins versant
inférieurs à 400 km2 ne peut pas s’appliquer à notre échantillon de bassins versants
qui sont tous supérieurs à 1000 km2. La formule CIEH nous semble être la mieux
adaptée compte tenu de la taille de nos bassins versant et de la disponibilité
des informations sur les bassins versants sélectionnés. Il s’agit d’une méthode
fondée sur des régressions multiples entre les débits de pointe estimés pour la
crue décennales et certaines caractéristiques des bassins versants. Nous nous
inspirerons dans ce travail des paramètres établies dans les équations de PUECH
et CHABI (1983), mais les caractéristiques des bassins versants seront revisitées
pour tenir compte des éventuelles modifications.
III. Conclusion
L’objectif de notre étude est de fournir des éléments de révision des méthodes de
calcul de la crue décennale au sahel. Le présent travail est une première étape qui
permettra d’évaluer les performances des méthodes actuelles dans la région. Il est
prévu ensuite d’appliquer un modèle hydrologique pluie-débit de type GR4 (Perrin
et al. 2007) calé sur différentes périodes (par exemple avant la sécheresse et sur
la période actuelle) afin de simuler un grand nombre d’évènements et de tester
l’évolution du quantile décennal. Il est aussi prévu d’analyser les différences de
comportement entre les périodes de retour décennal et centennal.
240
Bibliographie
Mahe G, Diello P, Paturel J.E, Barbier Bruno, Karambiri H, Dezetter A, Dieulin C, Rouche N Baisse
des pluies et augmentation des écoulements au Sahel: Impacts climatique et anthropique sur les
écoulements du Nakambe au Burkina Faso, Sécheresse vol. 21, n° 1e, 2010.
Paturel J.E, Servat E, Kouame B, Lubes H, Fritsch J.M, Masson J.M Manifestations d’une variabilité
hydrologique en Afrique de l’Ouest et Centrale IAHS Publ. no. 240, 1997
Descroix L, Mahé G, Lebel T, Favreau G, Galle S, Gautier E, Olivry J-C, Albergel J, Amogu O,
Capelaere B. Dessouassi R., Diedhiou A, Mamadou I, Sighomnou D., Spatio-temporal variability of the
hydrological regimes around the boundaries between sahelian and sudanian areas of West Africa: A
synthesis, Journal of hydrology 375, 90-102, 2009.
Balmé-Debionne M, analyse du régime pluviométrique sahélien dans une perspective hydrologique et
agronomique. Etude de l’impact de sa variabilité sur la culture du mil, Thèse de doctorat INPG 2004.
FAO, Crues et Apports, Bulletin FAO d’Irrigation et de Drainage 54,1996.
Philipe CECCHI, Les Petits Barrages au Burkina Faso : un vecteur du changement social et de
mutations des réalités rurales Pré-forum mondial de l’Eau 25 février 2006.
PERRIN C, MICHEL C, VAZKEN A, Modèles hydrologiques du Génie Rural (GR), CEMAGREF, UR
Hydrosystèmes et Bioprocédés 2007.
241
Ressources en eau souterraine en zone de socles en Afrique
BIAOU A.1, BOUKARI M.2, Comte J-C.3, DESCLOITRES M.4, KOÏTA M.1,
KOUSSOUBE Y.5, OWOR M.6, SORO D.D.1, TINDIMUGAYA C.7, TOSSA A.8,
VOUILLAMOZ J-M.4 et YALO N.2
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) ([email protected]) ,
2 Université d’Abomey-Calavi (Benin),
3 Queen’s Université de Belfast (Irlande),
4 Institut de Recherche pour le Développement (IRD),
5 Université de Ouagadougou (Burkina Faso),
6 Université de Makéréré (Ouganda),
7 Direction des ressources en eau de l’Ouganda,
8 Direction Générale des eaux du Benin
Résumé
L’eau souterraine est la plus grande des réserves d’eau douce du continent africain.
Cependant, près de 40% de la superficie du continent est composé de roches
anciennes et compactes (socle) dans lesquelles 33% des forages réalisés sont
considérés comme négatifs (débit < 0.7 m3/h). Cette situation suscite beaucoup
d’interrogations tant au niveau des acteurs intervenant dans le secteur de l’eau
qu’au niveau de la communauté scientifique : Comment réduire le taux d’échec des
forages ? Comment pérenniser les ouvrages ? ; et Comment protéger les ouvrages
des pollutions ?
Répondre à ces questions nécessite avant tout une bonne compréhension du
fonctionnement hydrogéologique et hydrodynamique des aquifères de socle qui
présentent à la fois une forte hétérogénéité horizontale et verticale. C’est dans ce
contexte que le présent projet envisage de faire une étude de caractérisation et
de modélisation de ce type d’aquifères dans l’optique de mieux comprendre leur
comportement hydrodynamique pour une meilleure gestion de la ressource en eau.
Cette recherche sera conduite simultanément dans trois sites au Bénin, au Burkina
Faso et en Ouganda localisés en milieu de socle représentatif des formations
géologiques rencontrées en Afrique.
Les investigations seront essentiellement basées sur une technique géophysique
récente appelée Résonance Magnétique des Protons (RMP). Comparée aux
autres techniques géophysiques, la RMP permet d’estimer l’emmagasinement des
aquifères, propriété indispensable à la modélisation des scenarios d’exploitation et
gestion durables de la ressource en eau souterraine en milieu de socle.
242
Tendances et ruptures dans les séries pluviométriques
au Sénégal
SAMBOU S.
Université Cheikh Anta DIOP Faculté des Sciences et Techniques. Département de Physique.
Laboratoire d’Hydraulique et de Mécanique des Fluides (LHMF). BP 5005. Dakar Sénégal sousamb@
hotmail.fr
Touré I.
Université Cheikh Anta DIOP Faculté des Sciences et Techniques. Département de Physique.
Laboratoire d’Hydraulique et de Mécanique des Fluides (LHMF). BP 5005. Dakar SENEGAL
NDiaye H.
Université Cheikh Anta DIOP Faculté des Sciences et Techniques. Département de Physique.
Laboratoire d’Hydraulique et de Mécanique des Fluides (LHMF). BP 5005. Dakar Sénégal
TRAORE V. B.
Université Cheikh Anta DIOP Faculté des Sciences et Techniques. Département de Physique.
Laboratoire d’Hydraulique et de Mécanique des Fluides (LHMF). BP 5005. Dakar Sénégal
TAMBA S. Ecole Polytechnique de Thiès (EPT), BP 10 Thiès, Sénégal
Résumé
Les nombreux travaux effectués sur des séries pluviométriques et hydrométriques
en Afrique de l’Ouest et Centrale utilisant une approche statistique ont mis en
évidence une rupture autour des années 1970 généralement dans le sens d’une
baisse. La recherche de tendances dans les séries est également une opération
très importante Elle constitue un outil d’aide à la décision pour la planification et la
gestion des ressources en eau.
Dans ce travail, nous intéressons aux tendances dans les séries de pluies annuelles
et maximales mensuelles au Sénégal. L’analyse exploratoire des séries qui est
subjective, a été complétée par l’application du test de Mann Kendall a été utilisé.
Le test de Sen permet d’estimer le caractère linéaire ou non de la tendance et de
l’amplitude de la tendance si elle est linéaire. Les résultats ont montré qu’aucune
tendance n’est perceptible dans les séries étudiées.
Mots clés : pluviométrie, test de Mann Kendall, Estimateur de Sen, tendance,
pluviométrie, Sénégal
243
Introduction
La description de l’évolution des phénomènes naturels à partir des lois de
conservation de la physique est généralement impossible à mettre en œuvre, du
fait de la complexité de ces phénomènes et du grand nombre de facteurs qui
interviennent. Les observations contenues dans les séries chronologiques peuvent
fournir de précieuses informations sur la dynamique des processus naturels. En
hydrologie, l’analyse des séries hydrométriques et pluviométriques permet sur
l’évolution des régimes des cours d’eau (Aka et al, 1995) ou sur les tendances
climatiques (Servat et al. 1999 ; Mahé et al, 1995 ; Mahé et al, 2001). A côte de la
détection des ruptures, une recherche de tendance est nécessaire, particulièrement
pour la planification des ressources en eau.
L’approche graphique fondée sur l’analyse exploratoire des données est
généralement complétée par l’approche statistique qui utilise les tests de tendance.
Le test statistique de Mann Kendall (Mann, 1945 : Kendall, 1975) est très utilisé en
hydrologie (Kumar et al, 2011), mais il ne peut préciser si la tendance est linéaire ou
non. Lorsque la tendance est significative, l’estimateur de pente de Sen est appliqué
pour vérifier si la tendance est linéaire, et dans l’affirmative, établir l’amplitude de la
tendance (Sen, 1968). L’objectif de ce papier est la recherche de tendances dans les
séries de variables pluviométriques au niveau de quelques stations pluviométriques
du Sénégal, situées au Nord au Centre et au Sud. Le test de Mann-Kendall a été
utilisée. Il a été complété par le test de Sen.
METHODOLOGIE
Test de Mann-Kendall
Le test de Mann Kendall repose sur l’hypothèse nulle d’absence de tendance dans la série.
𝑁𝑁
La statistique du test est définie par: 𝑆𝑆 = ∑𝑁𝑁−1
𝑖𝑖=1 ∑𝑗𝑗 =𝑖𝑖+1 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑥𝑥𝑗𝑗 − 𝑥𝑥𝑖𝑖 ) où 𝑁𝑁 est l’effectif de
l’échantillon, 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑥𝑥𝑗𝑗 − 𝑥𝑥𝑖𝑖 ) représente le signe de 𝑥𝑥𝑗𝑗 − 𝑥𝑥𝑖𝑖 . 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠(𝑥𝑥𝑗𝑗 − 𝑥𝑥𝑖𝑖 ) sera égal à 1, 0, -1,
selon que l’on aura 𝑥𝑥𝑗𝑗 > 𝑥𝑥𝑖𝑖 , 𝑥𝑥𝑗𝑗 = 𝑥𝑥𝑖𝑖 , ou 𝑥𝑥𝑗𝑗 < 𝑥𝑥𝑖𝑖 . On compte ensuite le nombre PS de cas où le
signe est positif et le nombre de MS de cas où le signe est négatif. Pour N grand, S suit une
loi normale de moyenne 𝐸𝐸(𝑆𝑆) = 0 et de variance 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉(𝑆𝑆) =
𝑁𝑁(𝑁𝑁−1)(2𝑁𝑁+5)
.
𝑁𝑁
En pratique, on
calcule la variable centrée réduite de Gauss 𝑍𝑍 définie, selon que l’on ait 𝑆𝑆 > 0, 𝑆𝑆 = 0, 𝑆𝑆 < 0,
par
𝑆𝑆−1
,0,
�𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 (𝑆𝑆)
𝑆𝑆+1
. Pour un niveau de signification 𝛼𝛼 donné, l’hypothèse nulle est rejetée
�𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 (𝑆𝑆)
si |𝑍𝑍| > 𝑧𝑧𝛼𝛼/2 dans le cas où la loi de probabilité de la population mère de l’échantillon est
symétrique.
244
Procédure d’estimation des pentes de Sen
La méthode non paramétrique de de Sen est utilisé pour vérifier si la tendance est linéaire et
pour déterminer l’amplitude de la tendance. Le principe de la méthode consiste à calculer les
pentes 𝑇𝑇𝑖𝑖𝑖𝑖 correspondant à tous les couples d’observations. �𝑥𝑥𝑖𝑖 , 𝑥𝑥𝑗𝑗 �. 𝑇𝑇𝑖𝑖𝑖𝑖 =
𝑥𝑥 𝑗𝑗 −𝑥𝑥 𝑖𝑖
𝑗𝑗 −𝑖𝑖
. L’estimateur
des pentes de Sen est la pente médiane 𝑃𝑃𝑃𝑃. Le sens de la tendance correspond au signe
de la pente médiane. Au niveau de signification 𝛼𝛼 si 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 et 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 sont les limites inférieures
et supérieues de la pente médiane, l’hypothèse nulle (absence de tendance) est acceptée si
on a 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 < 𝑃𝑃𝑃𝑃 < 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 sinon on la rejette.
Résultats
Présentation du cadre physique
Le Sénégal, 201400 km² se trouve à l’extrémité occidentale de l’Afrique (figure 1).
Le pays se trouve dans la zone de climat tropical, avec une longue saison sèche, de
Novembre à Juin, et une saison humide de Juillet à Octobre, avec cependant des
nuances entre la partie Nord et la partie Sud. Les précipitations diminuent du Sud
(1400 mm) au Nord (380 mm)
Figure n°1 Carte du Sénégal
Données utilisées
Dans le cadre de cette étude, les données utilisées proviennent de la base de
données de l’Agence Nationale de l’Aviation Civile et de la Météorologie (ANACIM).
Il s’agit des pluies annuelles et maximales mensuelles du Sénégal, sur la période
1960 à 2010 recueillies aux stations pluviométriques de Saint-Louis au Nord, Dakar
au Centre Ouest, et Ziguinchor au Sud (figure 1)..
245
Présentation des résultats
Nous indiquons dans le tableau I les résultats du test de Mann-Kendall pour les
pluies annuelles et pour les pluies maximales mensuelles. L’hypothèse nulle
d’absence de tendance est acceptée pour toutes les stations, autrement dit il n’y a
pas de tendance dans les séries de pluies annuelles. Nous avons calculé la pente
médiane de l’estimateur de Sen, et l’intervalle de confiance correspondant au niveau
de signification α=0.05. Les résultats figurent dans le tableau III. Pour toutes les
stations, cette pente médiane n’est pas significative, ce qui conforme l’absence de
tendance et conforte le résultat obtenu par le test de Mann-Kendall. Les figures 2 et
3 représentent l’évolution des pluies annuelles et maximales mensuelles au niveau
des stations retenues. La pente de la courbe de tendance, même si elle existe, est
très faible.
Tableau I : Résultat du test de Mann Kendall non saisonnier des séries de pluies «hypothèse
nulle» H0= absence de tendance
N : nombre d’observations, S statistique du test ; Var(S) variance de S, p-value probabilité au
non dépassement
Tableau II : Test de Sen. Hypothèse nulle : « la pente médiane est significative »
Pinf, Psup : limite inférieure et supérieure de la pente médiane ; PM pente médiane
246
a)
b)
Figure 1 Evolution des pluies annuelles : a) Saint-Louis, b) Ziguinchor
a)
b)
Figure 2 : Evolution des pluies maximales mensuelles : a) Saint-Louis ; b) Ziguinchor
247
Conclusion
L’étude des tendances dans les séries de variables hydropluviométriques est une
tâche importante dans le domaine de la planification et de la gestion des ressources
en eau. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux pluies annuelles et
maximales mensuelles du Sénégal. Les séries utilisées proviennent de trois
stations, une située au Nord, une au Centre, une au Sud. La période d’étude va de
1960 à 2010. Les courbes de tendance obtenues à partir de l’analyse exploratoire
présentent toutes une faible pente. Le test de Mann Kendall accepte pour toutes
les stations et pour toutes les séries l’hypothèse nulle d’absence de tendance. Le
test de Theil Sen conclut à une pente médiane non signifiative. Même si il y a une
variabilité certaine dans les séries, il n’y a pas de tendance dans les séries étudiées.
Bibliographie
Aka A., Lubès H., Masson J.M., Servat E., Paturel J.E., Kouamé B. (1996) : Analysis of the temporal
variability of runoff in Ivory Coast : statistical approach and phenomena characterization. Hydrol. Sci., J.
(41), 6, 959-970
Kendall M.G. (1975) Rank correlation methods (4th Edn). Charles Griffin ; London
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(1951- 2004). Hydrology research 42 4 2011. 294-306
Mahé G., L’Hôte Y., Olivry J.C., Wotling G. (2011). Tends and discontinuities in regional rainfall of West
and Central Africa : 1951-1989. Hydrol. Sci. J., 46, 2, 211-226
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Centrale. Sécheresse n°1, vol 6, 109-117
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Statistical Association 39, 1379-1389
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différents de la variabilité de la pluviométrie en Afrique de l’Ouest et Centraleon sahélienne. Revue des
Sciences de l’Eau vol. 12, n°2, 1999 ; pp 363-387
248
Impact du changement climatique et modèle d’évaluation des
politiques d’atténuation et d’adaptation dans les secteurs de la
santé, de l’énergie et des infrastructures au Burkina Faso
E.S. TRAORE, 2iE 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso [email protected]
H. TOURE, Y. OUEDRAOGO Université de Ouagadougou, 03 BP 7021 Ouagadougou 03
Burkina Faso
Contexte
La Communauté Economique des Etats de l’Afrique de l’Ouest (CEDAO) souhaite
doter l’ensemble de ses états membres d’un outil de planification intégrée à moyen
et long terme, dénommé T21. Pour ce faire un programme pilote adapte T21 à cinq
pays de l’espace CEDEAO : Burkina Faso, Ghana, Niger, Nigeria, Sénégal. Dans
l’état actuel des choses T21 ne prend pas en compte le changement climatique et la
nécessité d’y faire face dans la planification du développement.
Afin d’aider à mettre en place des politiques de développement qui prennent
en compte le changement climatique et intègrent les besoins d’y faire face, le
Programme d’Action National d’Adaptation (PANA) au Burkina Faso, avec l’appui
du Millennium Institute et du Laboratoire d’Analyse Mathématique des Équations
(LAME) de l’Université de Ouagadougou, a décidé d’ajouter au modèle T21 des
modules pour l’évaluation de l’impact du changement climatique et des mesures
d’adaptation et d’atténuation.
Ce travail de modélisation a abouti et les modules développés ainsi que certains des
premiers résultats de simulation sont présentés içi, notamment en ce qui concerne
les secteurs de la santé, de l’énergie, des infrastructures et de l’environnement.
Le modèle de planification T21
T21 est un modèle développé sur les 20 dernières années et promu par le Millennium
Institute comme outil de planification pour l’atteinte des Objectifs du Millénaire pour
le Développement (OMD).
Basé sur la Dynamique des Systèmes, T21 modélise la structure complexe des
interactions multiples qui existent entre l’économie, la société et l’environnement par
des diagrammes de Forester. Le comportement global du système multisectoriel
ainsi bâti peut être mis en évidence, et explicité par des simulations, de sorte que
des leviers de commande peuvent être identifiés pour l’élaboration de programmes
de développement.
Parallèlement les effets des décisions appliquées à ces leviers peuvent être
249
observés au cours du temps, permettant ainsi d’évaluer et comparer différentes
politiques.
Ajout d’un module changement climatique
Les incertitudes inhérentes aux projections climatiques nous ont amenés à
considérer à la fois plusieurs modèles de climat régional (RCM) et trois scénarios
établies par le Groupe International pour l’Évolution du Climat (GIEC), selon le
tableau ci-dessous :
250
L’ensemble des valeurs fournies par tous les modèles suivant chaque scénario
et pour chaque variable climatique principale (Pluie totale, nombre de jours de
pluie et de fortes pluies, longueur de séquences sèches, températures maximale
et minimale, évapotranspiration potentielle) est résumé par trois paramètres : le
premier décile, la médiane et le neuvième décile. L’intervalle inter-quantile de
fréquence 80% est ainsi présenté avec la position de la médiane.
Ces éléments sont fournis pour 4 périodes : la période de référence 1961-2010, la
période 2021-2050, la période 2046-2065, la période 2081-2100.
Un diagramme causal rendant compte des interactions entre ces variables climatiques
et différents facteurs des sphères économique, sociale et environnementale est
établi, et des boucles de rétroactions gouvernant l’instabilité ou la stabilité du
système sont mises en évidence. Le diagramme de Forester de T21 est complété
en conséquence.
Les données historiques de climat et celles fournies par les projections climatiques
sont introduites, et l’impact d’une variation de ces éléments sur les facteurs du
système socio-économico-environnemental est évalué et introduit dans le modèle
sous forme d’équations. Les données historiques permettent de caler le modèle en
affinant les paramètres des équations.
Dès lors des simulations permettent la comparaison entre le scénario sans
changement climatique et divers scénarios d’évolution du climat dans le futur,
donnant ainsi une estimation de l’impact du changement climatique sur divers
facteurs de l’indice du développement humain.
En particulier sont examinés le cas des maladies endémiques tel que la méningite
et le paludisme, l’accroissement de la dépense d’énergie dû à la hausse des
températures, la détérioration des infrastructures due aux inondations, et les
effets en cascade de ces éléments sur les facteurs de production dans l’économie
nationale.
Ajout d’un module adaptation et atténuation
L’adaptation et l’atténuation sont introduites dans le modèle sous forme
d’investissements additionnels exprimés en pourcentage du produit intérieur brut
(PIB) réel, à répartir entre différents secteurs du développement économique, social
et environnemental. Les actions à entreprendre sont donc évaluées en termes de
coûts financier, et leur efficacité en unités dépendant du secteur considéré.
Un diagramme causal permet de mettre en évidence des boucles de rétroaction
vertueuses tendant à combler l’écart entre le scénario sans changement climatique
et les divers scénarios avec changement climatique.
251
En se basant sur un investissement additionnel global pour l’adaptation et
l’atténuation de 1% du PIB, les simulations effectuées avec différents cas de figure
de répartition de cet investissement additionnel montrent que :
- dans certain cas les impacts du changement climatique sont totalement compensés
- dans d’autres cas on peut au mieux arriver à atténuer notablement les impacts,
sans jamais pouvoir les compenser complètement.
- certaines situations sont spontanément améliorées par le changement climatique,
par exemple la durée des épidémies de méningite.
Le modèle permet d’ores et déjà de tester différentes politiques alternatives pour
faire face aux impacts négatifs du changement climatique en termes de coûts et
d’efficacité, suivant différents secteurs.
Perspective d’évolution du modèle : intégration d’un modèle des villes
Les villes africaines croissent à une vitesse quasi exponentielle, et les problèmes
liés au changement climatique y sont décuplées. Dans un proche avenir, dans les
défis à relever, la part se rapportant aux villes sera prépondérante, et l’essentiel des
solutions à mettre en œuvre le devront être dans un cadre urbain. Pour cela il faudra
une plateforme de référence commune pour la décision et l’action concertée entre
autorités nationales et autorités municipales.
Il faut donc adjoindre à T21 un modèle de croissance des villes, de sorte que les
effets (néfastes ou positifs) sur la ville d’une politique définie au niveau national
soient manifestement visibles et vice versa.
Un tel modèle peut se baser sur une analyse de l’espace urbain en termes de types
de morphologie urbaine (TMU), qui présentent différents indices de vulnérabilité
sociale, physique, écologique, etc. face au changement climatique. Le modèle va
permettre d’évaluer l’efficacité de politiques tendant à réduire ces différents indices
de vulnérabilité.
Mots clés : Impact du changement climatique, Planification moyen et long terme,
Dynamique des Systèmes, Adaptation et atténuation, Modèle T21.
252
Les petits barrages au Burkina Faso : quels constats
pour quelle gestion ?
CECCHI P.
IRD UMR G-eau
Ouagadougou
[email protected]
Un petit barrage est un ouvrage de retenue d’eau implanté en tête de réseau
hydrographique pour stocker une partie des écoulements en vue de leur utilisation
ultérieure. Ces infrastructures sont utilisées depuis la plus haute antiquité (bassin
méditerranéen, Inde, Asie) mais leur nombre s’est extraordinairement accru au cours
des dernières décennies. Dotés d’une digue le plus souvent en terre compactée,
de hauteur inférieure à 15 m, les petits barrages sont équipés de déversoirs de
conception rustique et, parfois, d’une vanne de fond. Leur coût unitaire varie selon
leur capacité de rétention (< 1 Mm3) et en fonction de leur localisation de quelques
dizaines à quelques centaines de milliers d’euros.
Si les missionnaires et les chefs de cercle en furent dès la fin du XIXème siècle
les premiers promoteurs, il a fallu attendre jusqu’aux années 70 pour que ces
aménagements investissent les paysages ouest africains. Le recul des grandes
endémies et les nécessités vivrières justifièrent d’abord cette tendance. La seconde
vague de sécheresse qui a affecté toute la région sub-saharienne au milieu des
années 80 a ensuite déclenché le mouvement d’édification en masse de ces petites
retenues. Créés d’abord dans l’urgence avec pour principal objectif de sécuriser les
ressources en eau et de garantir aux populations rurales l’accès à ces ressources
en cas de nouvelle pénurie, ces aménagements ont de fait vu leur vocation évoluer
au fil du temps. Petits, nombreux, largement dispersés dans les espaces ruraux,
les petits barrages représentent des pôles de productivité décentralisés à très
fort impact local. Ils se comptent désormais par milliers, et la demande pour de
nouvelles créations procède d’abord d’une attente et d’un investissement forts des
populations bénéficiaires.
Partout cependant, leur nombre croissant et leur concentration définissent
de nouveaux territoires hydrologiques aux impacts mal maîtrisés. Le risque
environnemental majeur est celui de la rupture de digue, parfois répercutée par
cascade de site en site. Leurs performances économiques sont régulièrement
dénoncées comme sous-optimales mais ils constituent un levier efficace d’atténuation
des effets des changements globaux (climatiques, démographiques) qui affectent
les Sociétés du Sud. La diversité des services écosystèmiques qu’ils génèrent leur
confère une vocation multi-usages fortement appréciée des populations (usages
domestiques, petite irrigation, abreuvement du bétail, pêche, recharge des nappes
253
phréatiques, etc.) tout en répondant aux objectifs de développement des zones
rurales (générateurs de diversification et de revenus ; freins à l’exode rural).
L’appétit sans cesse croissant des marchés urbains leur attribue en particulier une
valeur singulière en regard des productions vivrières à forte valeur ajoutée que leurs
exploitants y produisent.
Les petits barrages sont maintenant considérés comme des outils d’aménagement
du territoire efficaces, qui participent au développement économique et social des
zones rurales et qui contribuent aux politiques de conservation des eaux et des
sols tout en s’inscrivant dans les agendas prioritaires des pays du sud en termes
de sécurité alimentaire et d’approvisionnement en eau qu’elle soit à vocation
domestique ou agricole.
La mise en place de modalités de gouvernance locales garantissant la préservation
des ressources (protection des infrastructures, gestion des risques sanitaires)
tout en assurant un partage équitable des bénéfices et des risques constitue
encore un enjeu central : les petits barrages sont aussi des outils de pouvoir. Par
ailleurs, l’intensification agricole et ses corollaires phytosanitaires, d’une part, et
l’apparition de nouveaux acteurs (investisseurs urbains, concessions minières),
d’autre part, représentent des facteurs de risques peu documentés (conflits,
exclusions, pollutions) qui menacent des équilibres encore frêles. Enfin, l’évolution
simultanée de différents fondements institutionnels (application de plans de Gestion
Intégrée des Ressources en Eau, décentralisation et dévolution des compétences
décisionnaires et techniques, nouvelle loi foncière, etc.), se concrétise souvent
sinon toujours par une multiplication d’échelles d’arbitrages fortement imbriquées et
par des prérogatives de gestion et de décision quelque peu tronquées.
Nous nous proposons de partir de l’exemple du Burkina Faso, pays d’Afrique de
l’Ouest le plus richement doté en de telles infrastructures, pour soulever les questions
de recherche – et de développement – que posent aujourd’hui les petits barrages
de cette région, et pour discuter de la nature des réponses que la recherche peut ou
devrait apporter : quels constats pour quelles réponses ? Et à qui ?
254
Thème 3 : Qualité de l’eau et assainissement
Dans les pays sub-sahariens connaissant des grandes pénuries d’eaux,
l’assainissement, la dépollution et le traitement des eaux est un enjeu
essentiel pour la santé des populations et l’avenir de leurs modes de vie.
L’assainissement est un enjeu de développement majeur et les présentations
scientifiques de ce thème mettent en lumière la nécessité de développer des
systèmes de traitements des eaux adaptés aux différents types de pollutions.
Mais pour avancer dans ce sens et rendre les solutions proposées pérennes et
efficaces, il est essentiel que les gouvernements et les populations prennent
conscience de l’importance de lutter contre la pollution des eaux. A ce titre, la
gestion des effluents liquides issus des laboratoires d’analyses bio médicaux
est un bon exemple de mise en alerte d’un vrai problème de santé publique
à gérer efficacement et qui serait applicable aux autre pays de la sousrégion. Les présentations démontrent toutes qu’une bonne gestion de l’eau
à domicile, en séparant dès le départ les différentes provenances, permet la
production d’une quantité d’eau de qualité à utiliser pour irriguer les parcelles
dédiées à l’agriculture maraîchère. Il est aussi à noter que la pollution des
sols par les métaux lourds est un problème majeur, malheureusement encore
ignoré ou méconnu, dans des pays où l’assainissement et le manque d’eaux
sont des enjeux vitaux.
A la lumière des recherches scientifiques retranscrites dans ce thème, il
apparaît que seule qu’une concertation entre gouvernements et responsables
politiques de l’ensemble de pays voisins permettra d’adopter une politique
commune d’assainissement des eaux réellement efficace préservant ainsi la
santé des populations et l’environnement et ses écosystèmes.
255
Ameli-Eaur Project on sustainable water and
sanitation system
T. NABESHIMA & K. USHIJIMA
Hokkaido University (Kita-17, Nishi-8, Kita-ku, Sapporo-shi, Hokkaido 060-0817, Japan)
[email protected]
We, G6, are a group of researchers of sociological approach in the Améli-Eaur
project. We are going to explain about sociological field survey that we had done
until now. Water and sanitation issue concerns cultural and social life of Burkina
Faso people. So we have a mission to clarify the social problem that prevents water
and sanitation promotion. But Améli-Eaur project doesn’t aim at the social and
economic modernization like American and European countries. It is important to
find out Burkina Faso own development using Améli-Eaur system and technology.
These research works will be useful to make a social and economical proposal to
make function Améli-Eaur total system.
1. Methodology and result of the field survey
Methodology of the field survey depends on each researcher’s specialty, for instance
an anthropological approach from the point of engineer’s view and an interview
with Burkinabe actors, like persons of ministries, local government (Commune),
NGO, agricultural producers’ organizations, women association and peasants. It is
a communicative approach between interviewer and respondent in order to find and
clarify the social problems.
We realized field survey on the next points :
1) How to get and use water in the family
We have made an interview survey to 60 households and detailed observation to
3 households in our Pilot site in Ziniaré in order to understand current water use
and water related issues. People’s main water source was deep well which exist 3
to 5 in a village. According to the observation, activity for obtaining water is one of
important and heavy works in their daily life. However, those waters are just being
disposed after use.
Water issue is more serious in agricultural activities. Their crop cultivation, mainly for
their food, is possible only in rainy season. It is critically depending on precipitation.
On the other hand, they are cultivating vegetables in dry season near from water
256
source such as reservoir. Vegetable cultivation is one of important income sources
for people but it deeply depends on location of water source in dry season.
Regarding sanitation issue, the rural populations don’t have any toilet or have toilettes
with slab out of the residence “concession”. They don’t have any hate against using
human excreta. They have no sewage system and modern water system of ONEA
because of the high construction cost.
2) Issue of water and agriculture
Facing the lack of water, peasants use a local knowledge to reserve water. Some
agriculture groups collect the fee from peasants. But it is kind to collect it according
to each member’s income. Their economic system is a small agricultural production
for eating by themselves. Our project doesn’t try to introduce a big plantation, but to
increase production and income of family.
NGOs and local administration said that if our explanation were clear and easy to
persuade that this project can increase the agricultural production, the peasants
would be capable to adapt their way of production to our compost-toilette system.
3) Women’s social position and gender works
Gender role is important for the social and economic development. But women are
unsatisfied from their shares in the family income. In fact, women work for their
family income and child education. They are restrained in the social low position
because of the traditional worth. But the women’s organization asked the State to
legislate the equality of land ownership between genders.
4) Decision making of village and relationship between traditional system and
modern administration “Commune”
Traditional chief has a power to make a decision of village. Otherwise a village
adviser, conseiller villageois, plays an intermediate role between village and local
government. Ministerial adviser of agricultural technology arrives seldom in the
village. We have to respect their decision-making process when our project enters
into their social life. The real Burkinabe traditional life that sometimes survives
sometimes coexists with the modern state administration. We have been persuaded
by their local knowledge and autonomic capacity.
2. Possibility of interdisciplinary collaboration between technology and social
science
We can find the peasants’ flexibility for the new technology. They understand the
efficacy and demerit of manure and chemical fertilizer. They said that it takes time to
make manure. G6 that is responsible for the sociological observation and analysis
will begin to interview with the pilot family members for asking them their impression
257
of new compost toilets when they use them. This information will be useful to correct
the toilets style and functions for adapting to their cultural and social life.
3. Proposal of the sustainable socio-economical system: How to apply the
peasants’ incentive to our sanitation system ?
Now we enter on the phase to make political strategy. We are responsible for
making a proposal of the sustainable technical and social system. It is important to
use or integrate the social actors like agricultural producers, COGES (small unity of
village for education or sanitation politics), SIECA (local administrative organization
for informing the knowledge of sanitation) and gender power for the Améli-eaur. We
have to take care of make the interrelations and networks among these actors.
We look for what is a suitable proposal, for instance, microcredit bank and political
proposal of water and sanitation for government. The key proposal is “Business
Model”. As mentioned above, vegetable cultivation is one of important income
sources. Therefore if sanitation system, including composting toilet and grey water
reclamation system, can enhance the vegetable cultivation, it would be critical
incentive for people to apply and use the Améli-eaur system. In order to realize this
kind of incentive, how to create and add the value to the products from Améli-eaur
sanitation system becomes focus point. The “sanitation business model” concept
can be good platform to design this kind of value chain network.
These points are important for thinking about the Burkinabes and African own
development and humanitarian security. For that, we try to characterize African
peasants as autonomic actors in the Améli-eaur project. This project appeals to the
peasants and brings on the cross-national linkage for water management.
258
Pathogenic bacteria and parasites removal in composting toilet
by using shea nuts husk as matrix
Seyram K. SOSSOU*1, Arnaud QUENUM1, Mariam SOU1, Amadou Hamma MAIGA1,
Naoyuki FUNAMIZU2
1 International Institute for Water and Environmental Engineering (2iE)
2 Department of Environmental Engineering, Hokkaido University
*Contact : Seyram Kossi SOSSOU
594 Rue de la science, Ouagadougou-Burkina Faso
[email protected], Telephone : 00226 71923148
Abstract
A composting toilet has the potential to trap pathogens and can reduce their number
in several conditions. In the toilet, sawdust has been normally used as composting
matrix, which plays a role of giving gas phase for aerial fecal decomposition. To adapt
the toilet in all over the world, alternative matrix is necessary because of limitation of
sawdust availability. This study aimed to assess the removal of pathogenic bacteria
and parasites in composting toilet by using shea nut husk as matrix.
In a composting reactor, an amount of human feces was added and mixed with
shea nut husk for 30 days. After stop putting feces, E.coli, fecal coliform, fecal
streptococci, spore of Clostridium perfringens and salmonella sp were analyzed
for 60 days by the single layer method. During the composting days, helminthes
eggs and protozoa cyst were determined by microscopy after sample preparation by
concentration, adsorption and flotation of parasites. The viability of the helminthes
eggs and protozoa cyst was determined by coloration respectively by safranine and
DAPI. During the composting process, physico-chemical properties of the organic
material were assessed by standards method to appreciate the microbiological
decomposition. The inactivation rate of pathogenic bacteria was also evaluated
and the damaged parts and/or functions of bacteria during the composting were
determined with three different media: Tryptic Soy Agar (TSA), Desoxycholate Agar
(DESO) and Compact Dry EC (C-EC) in different conditions.
The results showed that in composting experiments, mesophilic conditions were
reached and the pH was in alkaline zone. E. coli, fecal streptococci and spore
of Clostridium perfringens behave similarly and their concentration decreased
progressively during composting days. Likewise the number of salmonella was low
but decreased also during the process. Parasitological analyses revealed a high
presence of protozoa cyst than helminthes eggs.
259
The prevalence of protozoa cyst in the composting toilet showed the presence of
Entamoeba coli and Entamoeba histolytica, and the prevalence of helminthes eggs
showed the presence of Ascaris lumbricoides and Trichiuri trichiura. The composting
process was efficient to reduce the total of helminthes eggs after 45-50 days in which
no viables were detected after 30-35 days. However the number of protozoa cyst
was reduces but the composting process has not deactivated totally the protozoa
cyst. The result of inactivation rates showed that there is no significant difference of
inactivation rate constant on different culture media and several conditions, but this
affected damage part of pathogenic bacteria lethally.
The shea nut husk can reduce the number of pathogenic bacteria and parasites in
composting toilet and this matrix affect lethally damaging part of pathogenic bacteria.
This result could help to reduce pathogen risk in the used of composting toilet.
Keywords : composting toilet, shea nuts husk, pathogenic bacteria, parasites,
inactivation rate.
260
Solar photo-Fenton processes based on sulfate radical
generation for water decontamination
MOUSSA MAHDI AHMED and Serge CHIRON
UMR 5569 HydroSciences, 15 Avenue Charles Flahault 34093 Montpellier cedex 05, France.
[email protected]
Abstract
The reuse of treated urban wastewater has become one of the most viable
approaches to alleviate water stresses in arid or semi-arid regions. However, its
wider acceptance is hampered in part by the occurrence of organic micropollutants
at trace levels such as pharmaceutically active compounds and pesticides together
with pathogens, which are slightly transformed or even unchanged during current
biological water treatments. Consequently, there is a growing concern over the
safety of drinking water resources and probably over the quality of irrigated crops.
Wastewater treatment plants should be designed for achieving the removal of toxic
organic micropollutants and for minimizing their sanitary and environmental impacts.
For this purpose, many water utilities in developed countries are adopting advanced
technologies.
Ozone and nanofiltration have turned out to be highly effective at removing
chemicals residues. However, few installations using these processes are in
operation today because of their high operation and maintenance costs in large
scale facilities. Other more affordable processes are also becoming available. For
instance, managed aquifer recharge including bank filtration and artificial recharge
has been implemented but has not been proven to be fully efficient for the removal
of micropollutants.
Advanced oxidation processes (AOPs) have also become attractive technologies
because of the use of cheap reactants (e.g., hydrogen peroxide, peroxydisulfate
(PDS) and peroxymonosulfate (PMS)) and because of the potential elimination
of these contaminants through radical reactions. In recent years, sulfate radical
anion (SRA = SO4•-) based oxidation has gaining acceptance for the elimination
of emerging pollutants from environmental aqueous matrices. SRA can be readily
generated trough thermal, transition metal (i.e., Fe2+, Co2+) and UV-Visible light
decomposition of PDS and PMS. SRA, with a redox potential (2.5-3.1 V) close to
that of the hydroxyl radical (HR = HO•), quickly reacts with most of organic and
inorganic substances with second order kinetic rate constants in the 107-1010 M-1
s-1 range.
261
The major aim of this work was to assess the potential of sulfate radical for the
oxidation of six pharmaceuticals (carbamazepine, sulfamethoxazole, atenolol,
diclofenac, ciprofloxacin and roxythromycin) during water treatment. For this
purpose, second-order rate constants were determined using pure water for the
reaction of selected pharmaceuticals with SO4•-. At neutral pH, the absolute rate
constant varied from 1-12 x 109 M-1.s-1 indicating that these compounds were easily
transformed during SO4•-based treatment. The performances of sulfate radical
oxidation were evaluated with the peroxymonosulfate/cobalt (II) and persulfate/
Fe2+/UV-Vis systems. The efficiency of these oxidative systems were assessed in
drinking water and in wastewater treatment plant effluents spiked with a cocktail of
pharmaceuticals.
Different laboratory-scale experiments have demonstrated that relatively low doses
of oxidant (i.e., 3 mg/L) were required to oxidize targeted contaminants. Oxidative
treatments did not prompt mineralization of the chemicals. The identification of the
intermediates with the help of liquid chromatography coupled to mass spectrometry
has evidenced selective attacks of SO4•- through electron transfer reactions and
leading generally to the formation of a N-centered radical as a starting point of the
chemicals degradation pathways. From this work, it appeared that SRA oxidation is
a valuable process for the removal of organic micropollutants from wastewater. This
is mainly due to the higher selectivity of SRA radicals over HR operating through
selective N oxidation.
This selectivity may favor the reaction of the SRA with the substrate in wastewater
treatment plant effluents, where SRA is less scavenged than HR leading to higher
abatement and mineralization rates of organic micropollutants. SRA oxidative
systems may advantageously compete with the more common HR based processes
(i.e., photo-Fenton with H2O2) for tertiary treatment of wastewater treatment plant
effluents.
Reference
Mahdi Ahmed, M., Barbati, S., Doumenq, P., Chiron, S. Sulfate radical anion oxidation of diclofenac
and sulfamethoxazole for water decontamination. Chem. Eng. J. 2012, 197, 440-447.
262
Treatment of faecal sludge on planted bed in Ouagadougou :
Test with two plants species
Tadjouwa KOUAWA*, Adrien WANKO**, Amadou Hama MAÏGA* and Robert MOSE**
*Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement : 2iE, Rue de la science, 01 BP 594
Ouagadougou 01, Burkina Faso. Tél : +226 50 49 28 00 ; Fax : +226 50 49 28 01
([email protected], [email protected])
** Ecole Nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement/Université de Strasbourg : ENGEES/UDS
IMFS – UdS/CNRS, 2 rue Boussingault, 67000 Strasbourg, France.
Tel.: +33 88 24 82 87; Fax: +33 88 24 82 83
([email protected], [email protected])
Abstract
Developing countries and, more specifically, the countries of sub-Saharan Africa, in their
great majority, are far from achieving the Millennium Development Goals (MDGs) for the
access to improvement sanitation.
The Political programs and actions made by countries generally provide the access to
sanitation through the construction and rehabilitation of latrine and of septic tank without
integrating the discharge and treatment of sludge from these technologies. For the
treatment of this faecal sludge, the planted beds are tested in Ouagadougou with two
local plants species : Oryza longistaminata and Sporobolus Pyramidalis. The results of
one part of test on the experimental setup are presented in this paper. The experimental
setup consists of twelve beds drying of 1.2 m² each of which 7 are planted with Oryza
longistaminata and 5 with Sporobolus pyramidalis.
The experimental beds were first fed by the waters from a maturation pond of wastewater
stabilization pond which treats domestic wastewater. And then, beds were fed by faecal
sludge from septic tank and latrine from Ouagadougou. During the phase of feeding with
water from maturation pond, plants species were well acclimate on the bed. But, once
second time of the faecal sludge feeding, the morphological parameters of plants species
were decreased. The stress of Oryza longistaminata was more than for Sporobolus
Pyramidalis. The removal performances of the system about TS, SS, NO3--N, NO2 --N,
PO43--P, Pb, Zn, Cu, Fe were evaluated for the bed of each species for faecal sludge
feeding. The result show that planted bed with Oryza longistaminata can’t be used to treat
faecal sludge from Ouagadoudou, however, more measures are necessary to conclude
with bed planted with Sporobolus pyramidalis.
Keywords : Oryza longistaminata, Sopobolus pyramidalis, faecal sludge, planted
bed, morphological parameters.
263
Introduction
The progresses in sanitation in the sub-Saharan countries, specifically in Burkina
Faso, are perceptible but more effort must be done. In Urban area of Burkina Faso,
lot latrine and septic tank are constructed but the sludges from these technologies
are not treated and are spilt in the natural. For the treatment of faecal sludge from
latrine and septic tank, the planted beds are tested in Ouagadougou with two local
plants species: Oryza longistaminata and Sporobolus Pyramidalis. In fact, good
results are obtained around the world with sludge drying reed bed for the sludge
treatment, but few studies are realized with faecal sludge and plants species from
sahalian region. The aim of this test is to determinate the potential of sludge drying
bed planted with Oryza longistaminata and Sporobolus Pyramidalis to treat faecal
sludge of Ouagadougou.
Materials and methods
Experimental setup
The experimental setup is made up of twelve beds drying of 1.2 m² each of which 7
are planted Oryza longistaminata and 5 planted with Sporobolus pyramidalis. Each
bed consists of a plastic tank of 1.08m3 (1.20m of length, 1.00m of width and 0.90m
height). In these tanks we have from the bottom to the top, a layer of 20 cm of
coarse gravel 15/25 mm, 20 cm of fine gravel 5/15 mm and finally a layer of 20 cm
of sand with an uniformity coefficient CU = 2.25. An aeration device consisted of two
pipes of PVC 100 mm diameter connected to the bottom and placed at the bottom
in the layer of coarse gravel was used. The leachate is collected in a cylindrical tank
of 260 liters downstream of each bed.
Monitoring of experimental device
Each bed is feeds firstly with waste water from maturation pond and after with faecal
sludge. A sample of raw sludge which is put on the bed and leachate from bed are
collected and brought to the laboratory for analysis. pH, Cond, TS, SS, NO3--N,
NO2--N, PO43--P, Pb, Zn, Cu, Fe were evaluated.
Monitoring of morphological characteristics of plants
Evolution of density, length and diameter of stalk and health statut of plant on each
bed is evaluated during the time.
Results
The raw sludge and leachate are alkaline. Filtration is relatively good. The
dephosphatation is observed. The health of plants is decrease after the feeding with
faecal sludge. Oryza longistaminata were more affect than Sporobolus pyramidalis.
Oryza longistaminata are dying. Sporobolus are more resistant but his health is not
good.
264
Conclusion
Oryza longistaminata can’t be used to treat faecal sludge from Ouagadoudou,
however, more measures are necessary to conclude with bed planted with
Sporobolus pyramidalis.
265
Greywater treatment by slanted soil system
in peri-urban area
Y. MAIGA*, D. MOYENGA*, K. USHIJIMA**, M. SOU*, A.H. MAIGA* and N. FUNAMIZU**
*Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, Laboratoire Eau, Dépollution,
Ecosystème et Santé (LEDES) 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso
Tél : (+226) 50 49 28 00 Fax : (+226) 50 49 28 01
**Environmental Engineering and Science, Hokkaido University kita13-nishi 8, Kita-ku, Sapporo-shi,
Hokkaido 060-628, Japan
Corresponding author : [email protected] (Y. Maiga)
Abstract
In sahelian countries, greywater reuse in gardening could be an alternative to
tackle water scarcity and poverty in peri-urban areas. For this purpose, a study was
conducted to assess the greywater quantity in 5 households in peri-urban area.
Greywater is generated from 3 main sources (shower, laundry and kitchen activities)
in the proportion of 43%, 40% and 17 % respectively. A slanted soil system, allowing
all greywater sources (shower, laundry, kitchen) collection, was designed and
installed in two (2) households.
The system is suitable for greywater collection, but future researches are needed to
improve its efficiency in order to meet WHO reuse guideline.
Key words : gardening, greywater, peri-urban, slanted soil
266
Introduction
Gardening in peri-urban area is an activity, source of income for the disadvantaged
population in most of the cities located in developing countries. In Sahelian countries,
wastewater reuse is necessary to cover the needs for irrigation specifically in dry
season. But wastewater which contains feces is highly polluted with pathogens,
and is therefore, a potential source of diarrheal diseases. In contrast, greywater,
which seems to be less polluted with pathogens, could be an alternative source for
gardening in peri-urban area. In order to allow the reuse of greywater in gardening,
the study was conducted to determine the different greywater sources and the
quantity generated. Finally a treatment system was proposed and the efficiency was
evaluated.
Material and methods
Five concessions were selected to assess the greywater quantity generated in the
households and the different activities producing greywater. The stratified sampling
method was used to distribute the 5 households through 3 clusters depending on the
household’s size. Observations were conducted in each household during one week
to cover the daily greywater production. Based on the results obtained, a treatment
system, a Slanted Soil System (SSS) is designed and constructed in two households
using locally available materials. The SSS was filled with granitic gravel as filtration
medium (size from 1 to 9 mm). To assess the efficiency of the treatment system,
greywater was collected at the entrance and the outlet of the system. Parameters
such as chemical oxygen demand, biological oxygen demand were assessed. In
addition, fecal coliforms were assessed as indicator organisms in order to evaluate
the treatment performance and check the possibility of reusing the treated water as
irrigation water.
Results and conclusion
Greywater was generated from three main sources (kitchen, shower and laundry)
with contributions of 17%, 43% and 40% respectively (figure 1). In peri-urban area,
shower and laundry are the most contributing activities.
267
Figure 1. Contribution of the three main sources to greywater generation in the households
The per capita greywater production is varying from 7 to 10 l/cap/day (figure 2).
Figure 2. The per capita greywater production in the households
268
Based on the results and to allow all greywater sources collection, a slanted soil
system is designed and constructed using locally available materials (plastic tanks,
sand, cement and gravel as filter material).
The efficiency of the removal of organic particles is higher than 40% in household 1
but 25 % for COD in household 2 where higher clogging is noticed (figure 3).
Figure 3. Removal efficiency of organic parameters for shower and mix laundry-kitchen
greywater
However, the removal efficiency for microbiological pollution (Figure 4) is weak. In
most cases, the bacteriological quality of treated water is not suitable for reuse as
irrigation water.
Figure 4. Fecal coliform removal efficiency
269
The SSS is a promising greywater treatment system for small communities in rural
and peri-urban areas in sahelian region, as it allows the collection and treatment
of all greywater sources. However, to meet the guidelines for greywater reuse in
irrigation, future research should focus on the suitable grain size to increase the
treatment efficiency.
References
Maiga Y., Moyenga D., Ushijima K., Sou M., Lecomte D. and Maiga A.H. (2011), Greywater characteristics in rural areas of arid regions: the case of Kologoudiessé (Burkina Faso), 2nd Ameli-Eaur symposium, October 27 to 28, 2011, Sapporo, Japan.
270
Greywater treatment by vermifiltration for sub-Saharan
urban slum areas
Amare T. ADUGNA a*, Harinaivo A. ANDRIANISA a, Yacouba KONATE a, Amadou H. MAIGAa
a Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, Centre Commun de Recherche
Eau et Climat/Laboratoire Eau, Dépollution, Ecosystème et Santé (CCREC/LEDES) 01 BP 594
Ouagadougou 01 Burkina Faso Tél : (+226) 50 49 28 00 Fax : (+226) 50 49 28 01
* Corresponding author: [email protected]
Abstract
The treatment of greywater from urban slum areas of Ouagadougou, Burkina Faso,
by vermifiltration using locally available bedding materials and earthworms collected
from a bank of swampy area was investigated. The filter was made up of layers of
sand at the top and of gravel at the bottom.
The experiments were conducted at an average ambient temperature of 30OC,
greywater with pH of 4.5 to 8.5, a hydraulic loading rate of 1000L/m2/day and an
earthworm density of 3000/m2. By using sawdust as bedding material, the removal
of BOD5, COD, SS, E. coli and F. coli forms were higher in vermifilter compared to
the filter without earthworms. It was suggested that the locally available earthworms
have contributed to the increase in removal of pollutants from the grey water.
Key words : Vermifiltration; Greywater treatment; Earthworms
271
Introduction
The greywater, generated from the community of urban poor in developing countries,
is not properly collected and treated. It is mostly disposed to roads or open spaces
available near the house. This creates different problems like odor, diseases as it
is a good place for flies and mosquitoes breeding, and polluting the environment.
Therefore, it is necessary to search for low cost wastewater collecting and treating
technologies for urban poor.
Vermifiltration (VF) is a recently developed technology to process organically
polluted wastewater using earthworms (Aguilera, 2003). It was found that the
addition of selected species of earthworms on a filtration system increased the
removal efficiency of BOD5, COD and SS from 72 - 80 % to 85 - 93 %, 52 - 60 % to
74 - 80% and 60 - 70% to 70 - 80%, respectively at 2-3hr of detention time (A. M.
Kharwade 2011).
The objective of the research is to study the main mechanisms and operational
conditions which affect the performance of a vermifiltration system for treating
greywater at household for the urban poor in sub Saharan countries at laboratory
and pilot scale.
Material and Methods
This research is done by comparing the performance of the filter with and without
earthworms keeping the other conditions similar in a place delineated for research
in 2iE-fondation campus. The filter was made up of layers of sand at the top and of
gravel at the bottom. The earthworms released in the bedding materials at the top
of the sand.
The samples were analyzed in Centre Commun de Recherché Eau et Climat
laboratory (CCREC) at 2iE. COD measured by HACH DR/2000 Direct reading
spectrophotometer. Suspended solids and BOD5 were conducted according to
Standard Methods (APHA, 1998). Escherichia coli and fecal coli forms were used
as indicator bacteria for microbiological pollution assessment.
The spread plate method was used after an appropriate dilution of the samples in
accordance with the procedure in Standard Methods for the Examination of Water
and Wastewater (APHA, 1998). Chromocult Agar (Merck KGaA 64271, Darmstadt,
Germany) was used as culture medium. The pH was measured using portable Hach
pH meter.
272
Results and Conclusions
The efficiency of the filter with locally available unknown earthworms and the filter
without earthworms, for the tests conducted, are presented in table 1.1 as follows:
Table 1.1 The removal efficiency of the filter with and without earthworms
Table 1.1 The removal efficiency of the filter with and without earthworms
From the results obtained, there is a possibility that the locally available unknown
earthworms can contribute in the removal of pollutants. To determine the effects
of pH, temperature, layer components and depths, and hydraulic loading rate
variations, tests are being conducted.
References
Aguilera, M. L. (2003), Purification of wastewater by vermifiltration. PhD Thesis, University of
Montpellier 2, France.
Kharwade, A. M. (2011), Laboratory scale studies on domestic grey water through vermifiltration and
through non vermifilter. JERS 2(4), 35-39.
American Public Health Association (APHA) / American Water Works Association (AWWA) / Water
Environment Federation (WEF) (1998), Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater 20th edn, American, Washington DC, USA.
273
Design of Grey Water Treatment System for
Agricultural Reuse
K. USHIJIMA*, E. TANAKA*, N. Hijikata*, R.ITO**, N. FUNAMIZU*, Y. MAÏGA**, D. MOYENGA**
and A. H. MAÏGA**
* Graduated school of Engineering, Hokkaido University, kita13-nishi 8, Kita-ku, Sapporo-shi, Hokkaido
060-628, Japan
** Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, Laboratoire Eau, Dépollution,
Ecosystème et Santé (LEDES) 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso
Contact: [email protected] (K. Ushijima)
1. Introduction
Water scarcity and waste water reuse are crucial issue especially in arid zone, such
as Sahel-Africa. The concept of onsite wastewater differentiable treatment system
(Lopez Zavala et al., 2002) can be one of suitable system for above-mentioned
situation. It proposes onsite treatment of grey water, urine and feces separately, in
order to achieve effective resource recycling system. Separated grey water has low
concentration of pollutant load (Gajurel et al., 2003) and its treatment would be easier
than mixed wastewater. Furthermore, if reuse purpose was focused on irrigation
only, advanced treatment technology for nitrogen, phosphorus removal would not
be necessary. This means that differentiable onsite treatment of grey water can be
performed by low cost and simple equipment. This is critically important because
most of those who need grey water reuse are low income people.
The slanted soil system is one of the promising treatment systems for this concept
(Ushijima et al. 2012a). This study examined the performance of slanted soil system
in light of practical design for Sahel Africa, and proposes one of possible design.
2. Basic Design Framework
When the reuse purpose is focused only on agriculture, main issue is substance
which gives adverse effect to plants growth, such as detergent. Ushijima et al. (2012a)
obtained LAS removal formula, which determines liner alkilbenzene sulfonate (LAS)
concentration by discharge rate, soil depth, soil width, soil length. As a draft design,
we simulated LAS concentration in treated grey water by this formula.
In the case of rural area of Burkina Faso belong to Sahel Africa, water usage was
about 20 L d-1 capita-1(Ushijima et al. 2012b). Although family size varies in wide
range, core family is consists of parents and several children. Therefore we assumed
274
that one slanted soil system is suitable for one core family, and set the discharge
rate as 100 L d-1, which corresponds to the maximum grey water volume from 5
persons per day.
Regarding soil depth, no former research tested variety of depth. In terms of practical
design, depth increase is not preferable because it needs higher position of sink.
Therefore this study applied 0.10 m as other study set. Regarding soil width and
length, Ushijima et al. (2012a) used 0.145 m width and total 3.76 m soil chamber,
however most of other study used about 0.45 m width and various length soil
chambers (e.g. Itayama et al. 2006, Kondo et al. 2011).
LAS concentrations in slanted soil system of various soil width and length were
simulated based on the condition above (Fig.1). Initial concentration was estimated
by LAS concentration in famous laundry detergent in Burkina Faso and its instruction.
Effect on LAS removal by width increase was drastically increased 0.05 to 0.15
m width but not so much after 0.20 m. This tendency was common in all tested
length, therefore 0.20 seems reasonable width. Effect of length was more drastic
than width. 2.0 to 3.0 m were considered as irrigation minimum length to make it
lower than 8 mg L-1 which was proposed as target level for use (Hijikata et al., 2011).
Fig.1 Simulated LAS concentration
Fig.2 Experimental slanted soil system
3. Materials and Methods
3.1. Experimental apparatus and operation
Experimental slanted soil system was installed inside of laboratory; four soil
chambers were connected as shown in Fig.2, the size of each chamber was 0.10
m of depth, 0.10 m of width, and 0.94 m of length, chamber bed has gradient of
275
1/20. Grey water was discharged into this system every day in rate of 52 L d-1. This
is almost half scale of basic design above discussed; half width of soil and half
discharge rate. Regarding soil length, we prepared sampling spot at 0.94 m, 1.88
m, 2.82 m and 3.76 m.
All grey water was synthetically prepared. We focused only on shower waste water
and laundry waste water in this study. Shower waste water was prepared by mixing
liquid soap into tap water at the ratio of 1.5 mg l-1 which was determined in order
to set same COD level as real shower wastewater in Burkina Faso. Laundry waste
water was prepared by washing ten pieces of new T-shorts in automatic laundry
machine with 1.5 g L-1 of laundry detergents. These grey waters were discharged
by 3 times in a day (table 1) because actual discharge pattern of greywater shows
2 or 3 peaks in a day (Kondo et al. 2011).
As same as Ushijima et al. (2012a), crushed baked mud brick was applied as soil
media. Three cases were performed in various soil particle size and combinations
(Table 2).
Table 1 Grey water discharge pattern (unit : L)
Table 2 Soil size variation in each case and chamber
Table 3 Operation condition of LCMS for LAS measurement
276
3.2. Sampling and analysis
Treated water was sampled from four sampling points. LAS was measured by liquid
chromatography mass spectrometry (LC-MS). Targeted LAS was C10-C14. Eluents
was methanol and water, containing ammonium acetate. Solid-phase extraction as
the pretreatment for LAS measurement was done using BOND ELUT PPL (500 mg)
cartridge. The operation conditions of LC-MS were listed in Table 3.
Phytotoxicity of each sample was evaluated by germination test with komatsuna
(Brassica rapa var. peruviridis) in petri-dish based on a modified method of Zucconi
et al (1982). Seeds of Komatsuna were stocked in 4°C and dark for several days,
and 50 seeds were sown on two-ply filter paper (No. 5C, ADVANTEC) in petri-dish.
Then 8 mL of sample water was gently applied in the petri-dish. The petri-dish was
kept in dark incubator at 23°C. After one day from sowing, the germination number
was count. After 5 days from sowing, root lengths were measured. Same procedure
was repeated three times for same sample.
4. Results and Discussion
LAS concentrations were decreased in all cases, although case 1 shows little
bit lower decrease in until 2.88 m (Fig.3). At the 3.76 m, all leached around 10
mg L-1 however they did not reach the level less than 8 mg L-1. This result was
higher than expected (Fig.1). This might be caused difference of dilution condition.
In the simulation, dilution by shower waste water which discharged just before
laundry waste water was assumed, however observed concentration was almost
corresponds to estimated value assuming no dilution of laundry waste water. In real
situation, this point should be considered.
Regarding root lengths, however results of 2.88 m and 3.74 m did not show
statistically significant difference from control (Fig.4). Furthermore, germination
test did not show definite difference between all samples (Fig.5), means no definite
inhibition to germination was observed.
Fig.3 LAS concentration in slanted soil chamber as 3rd week
277
Fig. 4 Germination ratio by sample of 7th
week
Fig. 5 Root lengths by sample of 7th week
Three soil size variations did not show clear difference between them in both roots
length and germination test. As a reaction of plant, 3 m length seemed enough.
According to those results, as a practical design of slanted soil system, 0.1 m depth,
0.2 m width and 3 to 4 m length can be proposed.
Reference
Gajurel, D.R., Li, Z., Otterpohl, R. (2003) Investigation of the effectiveness of source control sanitation
concepts including pre-treatment with Rottebehaelter, Wat. Sci. Tech. 41: 111-118.
Hijikata, N., Nakaoka, E., Sawadogo, B., Ushijiam, K., Funamizu, N. (2011) Phytotoxicity assay of several
gray waters for reuse as agricultural irrigation, Proceedings of the IWA International conference Cities of the
Future Xi’an. Xi’an, China (CD-ROM).
Itayama, T., Kiji, M., Suetugu, A., Tanaka, N., Saito, T., Iwami, N., Mizuochi, M., Inamori, Y. (2006) On site
experiments of the slanted soil treatment systems for domestic gray water, Wat. Sci. Tech. 53: 193-201.
Kondo, T., Ebie, Y., Kiji, M., Sugiura, N., Xu, K., Inamori, Y. (2011) Decentralized domestic gray water
treatment by using slanted soil chamber system, Sustain. Environ. Res. 21: 81-87.
Lopez Zavala, M.A., Funamizu, N., Takakuwa, T. (2002) Onsite wastewater differentiable treatment system:
modelling approach, Wat. Sci. Tech. 46: 317-324.
Ushijima K, Ito K, Ito R, Funamizu N. (2012a) Greywater treatment by slanted soil system, Ecological
Engineering (papers in press, doi: 10.1016/j.ecoleng.2012.04.028).
Ushijima K, Hijikata N, Ito R, Funamizu N, (2012b) Effect Estimation of Dry-Toilet Application for Rural
Farmer Family in Burkina Faso, J. Arid Land Study, 22(1): 99-102.
Zucconi F., Forte M., Monac A., De Bertoldi M. (1981) Biological evaluation of compost maturity, Biocycle
22: 27-29
278
Pollution des sols de la décharge de dechets urbains solides
de la ville de Yamoussoukro
YOBOUET Y. A., ADOUBY K. et YAO B.
Laboratoire de Procédés Industriels de Synthèse et d’Energie Nouvelle,
Institut national Polytechnique Félix Houphouët-Boigny BP 1093Yamoussoukro, Côte d’Ivoire
La décharge municipale de la ville de Yamoussoukro reçoit plus de 400 000 tonnes de
déchets urbains solides par an. C’est une décharge vieille de trente (30) ans, et couvre
une superficie d’environ 25 ha. La composition des déchets déversés est susceptible
d’entraîner la pollution du site de la décharge.
La caractérisation des échantillons de sols de cinq (5) sites au sein de la décharge indique
la présence de métaux lourds dans les sols sous la décharge. En effet, les teneurs en
plomb, en cadmium, en cuivre et en zinc sont estimées à 138,43 ; 4,00 ; 40,77 et 266,63
mg/kg, respectivement. Les extractions séquentielles effectuées sur les échantillons des
différents sites ont révélées que le plomb et le cuivre sont majoritairement présents dans
la fraction organique du sol, tandis que le cadmium et le zinc sont, respectivement, dans
la fraction résiduelle et liés aux oxydes métalliques.
Ces éléments sont mobilisables, à court, moyen ou long terme, car les teneurs extraites
à l’EDTA sont relativement importantes. D’où l’intérêt d’une remédiation de ces sols. La
lixiviation en milieu acide permet au bout de deux (2) heures de contact, d’extraire 38 ;
91,4 ; 26,3 et 73,8% de la teneur totale, respectivement, en plomb, en cadmium, en cuivre
et en zinc.
Mots clés : Décharge ; Extractions séquentielles ; Remédiation ; Lixiviation acide
des sols
279
Potential Contamination of Groundwater by Trace Elements
Resulting from Long-term Additions of Animal Wastes
to Ultisols
KPOMBLEKOU-A, K.*, CADET, E., and N. EGIEBOR
Tuskegee University, Tuskegee, AL 36088
E-mail : [email protected]
Application of animal manure as fertilizer has been practiced by farmers all over
the world for many centuries. There are many benefits to this practice. Manure
is an excellent source of plant nutrients; it contains many elements: nitrogen (N),
phosphorus (P), potassium (K), Sulfur (S), calcium (Ca), magnesium (Mg), boron
(B), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), and others (Gupta and Charles, 1999).
When used appropriately, application of animal manure can result in increased crop
production, soil organic matter, soil aeration, soil fertility, and soil water-holding
capacity. However, the use of animal manure is not without challenges. Animal
waste contains both trace and non-trace elements. Farmers often add metals such
as Cu, zinc (Zn), or other compounds such as roxarsone which contains arsenic (As)
to animal feeds (Moore et al., 1995) in order to control parasites, improve weight
gain, and increase feed efficiency.
About 95% of these metals pass thought the digestive tract unchanged; thus much
of the trace elements end up in the manure. Studies showed that metals added to
animal feed are approximately six times more concentrated in the manure than in
the original feed. For instance, on average, poultry litter contains As, cadmium (Cd),
Ca, Mn, lead (Pb), and Zn at concentrations of 37, 20, 390, 655, 35, and 377 ppm,
respectively (Gupta and Charles, 1999; Kpomblekou-A, 2002).
Repeated applications of animal manure to farm land over a long period of time raise
environmental concerns. First, potentially harmful trace elements can accumulate
in topsoil over time. Second, presence of trace elements in the soil environment
becomes a source of surface water pollution via water runoffs following storm
events. Depending on soil characteristics, these trace elements may contaminate
groundwater. Presence of trace and non-trace elements in animal manure amended
soils does not necessarily have a detrimental effect on soils. To become toxic, the
metals must first become bioavailable through chemical and biochemical processes.
Among factors that determine trace element solubility and mobility in soils, one may
cite: soil texture, soil mineralogy, parent material, organic matter, redox reactions,
and soil pH. Soil texture influences behavior of trace elements in soil as heavy
textured soils tend to retain those trace elements. On the other hand, sandy soils
280
increase trace element mobility making them more susceptible to leaching down
soil profile with percolating water. Application of bio-solids to sandy loam (coarseloamy) and Domino loam (fine-loamy) soils increased levels of Cd, Cu, Pb, and
Zn in the top 0 to 15 cm (Chang et al., 1984). Sewage-sludge amendments tend
to increase levels of soil organic matter which tends to complex trace elements
in upper soil layers. The immobility of Pb is attributed to the fact that it has a high
electronegativity and forms strong bonds with organic matter in the top layer. Wan
et al. (2008) used three soils in a column experiment to determine the migration
behavior of heavy metals through compacted soils. The soils used were: marine
clay (high clay content, high organic matter, high CEC, and alkalinity), weathered
meta-sediment (moderate organic matter content, CEC, and pH 6.2-7.4) and river
alluvium soil (pH 4.2-4.5, low CEC, and low organic matter content).
The authors demonstrated that heavy textured soils retained more trace metals than
sandy soils. They reported that montmorillonite retained more trace metals than
kaolinite because of the former’s high CEC and large specific surface areas; thus,
plays a considerable role in metal retention in soil. Similarly, Sparks (2003) and
Churchman (2002) showed that soils with high organic matter content sorb more
trace elements that become less bioavailable.
Because of their toxicity and potential impact in the ecosystem, the United States
Environmental Protection Agency (USEPA) regulates trace element contents of
organic residuals for land application. The USEPA has established standards for
nine trace elements for land-application. These include As, Cd, Cu, Pb, mercury
(Hg), molybdenum (Mo), nickel (Ni), selenium (Se), and Zn. The EPA has set
loading limits for each of those elements. For example, the loading limits for As,
Cu, and Zn are 20, 750, and 1400 mg kg-1. There are only a few studies that
evaluated accumulation of trace elements in soils following long-term applications
of poultry litter. With potential to contaminate both ground and surface waters and
the possibility of introducing trace elements into the food chain, it is important to
continue monitoring impacts of long-term applications of animal manure to pasture
and farmland.
The objectives of this study are to determine if long term poultry litter additions
increased concentrations of total Cd, As, Cu, Ni, and Cr in surface and deeper horizons
(0-15, 15-30, 30-45, 45-60, 60-75, and 75-90 cm) of six Alabama benchmark soils.
For comparison purposes six corresponding soil series that had not been amended
with poultry litter were also characterized. We use the corresponding elemental
distribution data to infer if the deeper soil horizons may have been impacted and we
discussed the potential associated risks to shallow ground water resources.
Experimental results show that in general, the background concentrations of the
elements studied in 0-15 cm are below the U. S. soil averages for Cd and Cr in
all the soils. However, the background concentration of As in Orangeburg soil was
above the U. S. averages; likewise Cu background concentration in Fuquay and
Madison soils were above the national average.
281
Using Cr as an example, poultry litter applications significantly increased its
concentration in all the six soils but the increases were not all statistically significant
(p<0.05) (Fig. 1). Chromium of the poultry litter applied was almost evenly
redistributed in Fuquay, Madison, and Orangeburg soils. In Malbis soil amended,
Cr significantly moved below 30 cm depth. Differences in Cr concentrations in this
soil were over 40 mg kg-1 at 45-60 cm and 60 mg kg-1 at 60-75 cm. This strongly
suggests that Cr is fairly mobile in this soil. Similarly, in Fuquay and Madison soils,
the increased Cr concentration in the amended soils over the non-amended soils at
90 cm depth exceeded 10 and 30 mg kg-1, respectively. Just like Cu and Ni, chromic
(Cr3+) forms of Cr strongly complex with soil organic matter as well as chemisorbs
on sexquioxides and therefore immobile in soils. Chromate (CrO42-) although more
toxic than Cr3+ is less adsorbed and displays more mobility in soils under favorable
environmental conditions.
However, in well aerated soils, presence of CrO42- is unlikely because organic
materials of poultry litter would detoxify CrO42- to Cr3+ and render it immobile. The
possibility exists, however, that during decay of the organic materials applied with
poultry litter, stable complexes of Cr migrated deep into the soil profiles without being
removed by soil adsorption mechanisms (del Castilho et al., 1993). Therefore, Cr
leached out of the 90 cm depth in four of the soils evaluated. This suggests that Cr is
highly mobile in these soils. An increased soil Cr concentration to a depth of 60 cm in
a Blount silt loam soil (Fine illitic mesic Aeric Ochraqualf) was also reported following
sludge treatments (Philippe et al., 1999). Chromium concentration in Madison
amended soil was observed throughout the soil profile; any such movement of Cr in
the soil could be linked to its solubility and transport of organically-complexed forms
with colloids that transported it as well as other metals (McBride et al., 1997). Soils
with high levels of Fe and Al hydrous oxides, form strong complexes with Cr and
could have retained Cr in the topsoil (Scharf, 2000); however, this was not apparent
in these soils. Fendort (1995) also reported that Al and Fe hydrous oxides can retain
Cr (VI) by forming out-sphere complexes on these surfaces.
The downward migration of these metals and metalloids may pose risk to shallow
groundwater resources.
282
283
Behavior and fate of pesticides in coastal lagoons surrounded
by Paddy fields
S. CHIRON
UMR 5569 HydroSciences, 15 Avenue Ch. Flahault, 34093 Montpellier cedex 5, France.
[email protected]
Introduction
Levels and fate of pesticides and their transformation products are not well
documented in coastal lagoons and in the marine environment, particularly in the
French Mediterranean coast, which is one of the most populated area in Europe.
This work is an attempt to fill this gap by taking the Camargue (southern France) as
a reference area. Major research objectives were :
1. The recognition of pesticide inputs and the quantification of pesticide concentrations
as well as the study of the seasonal and spatial variations in exposure within the
lagoon systems.
2. The development of a model capable to describe concentrations of anthropogenic
substances in interconnected lagoons of variable volumes and variable salinity.
3. The understanding of the fate of pesticides in the lagoons, mainly upon
photochemistry which appeared to be the major dissipation route of pesticides in
those area.
Results and discussion
Monitoring studies [1]
The pesticide concentration levels together with their relevant transformation
products in coastal lagoons were investigated over a period of 5 years (2006-2011).
Water samples were collected using polar organic contaminant integrative samplers
(POCIS) at the outlets of the major ditches and in the lagoons in order to study the
seasonal variation in pesticide concentrations and the spatial contamination profile.
Twenty four pesticides were monitored, mainly herbicides and insecticides.
284
There were two main peaks of contamination. The first one in April corresponded
to the use of pre-emergence herbicides and the second one in June was related to
the post-emergence herbicides. These concentration peaks were well correlated
with the pesticide application period time and rapid pesticide transfer (1–2 weeks)
from fields to lagoons were observed. In the Camargue, increased loads of the preemergence herbicides were induced by the specific management of paddy fields
which includes water emptying of fields before and after rice seeding.
Pesticide dissipation into the lagoons occurred very quickly and the duration of the
exposure of non-target aquatic organisms to high pesticide concentrations (in total
a few μg/L level) was no longer than 2 weeks. According to the physico-chemical
properties of the chemicals, contrasting results were observed when studying the
spatial variation in pesticide concentrations through the lagoons. The concentrations
of substances with high phototransformation abilities, quickly decreased while
others were more persistent.
Fate studies [2], [3], [4], [6]
Direct and indirect photochemical transformation processes influence considerably
the environmental impact of pesticides, as far as decontamination issues and the
generation of secondary pollutants are concerned. Lagoons can be very important
compartments for the study of the photochemical processes, for their shallow waters
rich of photoactive compounds (DOM, nitrate, nitrite, Fe) and is quite shallow (10
cm - 1 m on average).
This work reports on the photonitration of chlorophenols (e.g., MCPA, Dichlorprop) into
their nitro-derivatives. It includes both field data about the possible interconversion
of the two classes of compounds in the paddy-field water of the Rhône delta, and
laboratory stuties of photonitration processes, their kinetics, and the associated
effect of bicarbonate anions. Field data show a fast concentration decrease of
investigated chlorophenols in the period June 21st – July 5th, accompanied by a
corresponding increase of nitrophenols which are more persistent than the parent
molecules.
Data suggest a possible nitration process of chlorophenols, with quite elevated
yield (10-33%). Another transformation pathway of concern in saline waters is
photobromination because brominated compounds have demonstrated a large
array of biological effects. The significance of this transformation pathway has been
assessed by taking salicylic acid as a probe compounds and was investigated in the
Thau lagoon.
285
Modelling studies [6]
A coupled hydrological and chemical model was developed that can simulate timedependent concentrations of pesticides and their degradation products in shallow
lagoons of variable volumes. The model was applied to simulate the exposure of
herbicides in coastal lagoons. The chemical fugacity and reactivity is modeled in
these complex ecosystems as in classical fate models for well-mixed lakes, but
additionally variable water exchanges between the lagoons, seawater intrusion,
high evaporation rates and fluctuating water volumes of the lagoons have been
incorporated.
Analytical solutions for coupled differential equations for the water volumes of
the lagoons, the salinities, and the concentrations of pesticides were derived and
evaluated using the software Maple. The model was calibrated using salinity data
and was able to simulate measured concentrations of herbicides and two subsequent
degradation products of MCPA. Interestingly, model simulations differed from real
observations in the two smaller lower lagoons, and the model served tracking
potential entry paths of herbicides into these lagoons.
Conclusion
Water-bodies with long water renewal times, like coastal lagoons showed high
pesticide contamination levels, both for the number of contaminants detected and
their ambient concentrations. However, due to transformation processes and mainly
photochemical processes, pesticide dissipation occurred very quickly but leading
in a few cases to the formation of potential toxic transformation products such as
brominated and nitrated compounds. Finally, a coupled hydrological and chemical
model was developed and validated to forecast contamination levels.
Acknowledgments
The French Research Agency (ANR) through the project PEPSEA is thanked for its
financial support.
References
[1] L. Comoretto et al. Sci. Total Environ. 380, 124 (2007).
[2] S. Chiron et al. Environ. Sci. Technol. 41, 3127 (2007).
[3] S. Chiron et al. Chemosphere 74, 599 (2009).
[4] Al Housari et al.. Sci. Total Environ. 409, 582 (2011).
[5] F. Tamtam et al. Sci. Total Environ. in press (2012)
[5] P. Höhener et al. Environmental Modelling and Software 25, 1837 (2010).
286
Rural subsistence agriculture strengthened by sanitation byproducts reusing case study in Soudano-Sahelian context :
Ouagadougou, Burkina Faso
Mariam SOU/DAKOURE*, Amadou H. MAÏGA, Seyram SOSSOU, Drissa SANGARE, Hamma
YACOUBA, Patricia TAGRO,
International Institute for Water and Environmental Engineering (2iE), 01 BP 594, rue de la Science,
Ouagadougou 01, Burkina Faso
*Corresponding author: [email protected]
Abstract
In sub-Saharan Africa, malnutrition and poor sanitation are closely linked and still
represent serious public health issues. In addition both issues mainly affect women
and young children, especially in rural areas. That’s why subsistence agriculture and
sanitation improvement in this part of the world are vital and need to be strengthened.
The study presents an onsite and integrated concept based on combination of
sanitation access and subsistence food production in Sahel rural area. After
presenting the general concept and its implementation in a typical Sahelian village
of Burkina Faso, the paper will focus on urine and compost (made from human
faeces).
The sanitary treatment of these two bio fertilizers will be developed by presenting
two simple and low cost processes based on solar radiation. Finally, the safely reuse
of these bio fertilizers for cereal and some vegetables production will be evaluated
by health risk assessment.
Keywords : urine; faeces; compost; solar radiation; bacteria; parasites; health risk
287
Effet des détergents provenant des eaux grises sur les plantes
irriguées : cas du gombo (Abelmoschus esculentus) et de la
laitue (Lactuva sativa)
Boukary SAWADOGO1*, Mariam SOU1, Nowaki HIJIKATA2, Boukare SEDEGO1, Drissa
SANGARE1, Amadou Hamma MAIGA1et Noayuki FUNAMIZU2
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) BP 594, Ouagadougou 01Burkina Faso
2 Department of Environmental Engineering, Hokkaido University, Kita12 Nishi8, Kita-ku, Sapporo city,
Hokkaido, 060-8628, Japan
*Corresponding author: [email protected]
Résumé
La réutilisation des eaux grises en agriculture pourrait être une solution à la maitrise
de l’eau, à l’assainissement et à la production des cultures de contre saison. L’étude
de l’effet des détergents sur deux plantes irrigués montre que le gombo résiste
mieux aux effets phytotoxiques des détergents que la laitue. Pour une concentration
en détergent autour de 0,1g/L l’utilisation des eaux grises se sont révélés bénéfiques
pour les plantes. Par contre, ces eaux grises deviennent toxiques au-delà de 1g/L
pour les deux plantes testées.
1. Introduction
Aujourd’hui on assiste à une explosion démographique dans le monde. En effet,
d’une population de 6,5 milliards d’habitants en 2005, le monde pourrait abriter
9,1 milliards d’habitants en 2050 selon les estimations des nations unies. Cette
croissance démographique sera plus sensible dans les pays en développement où
un pays comme le Burkina Faso pourrait voir sa population doublée.
Cette situation entrainera donc des besoins de plus en plus importants en vivres et
donc en eau car l’agriculture représente le principal consommateur d’eau. Selon le
rapport annuel du Ministère de l’Environnement et de l’Eau (MEE, 2001), la demande
totale en eau du Burkina Faso est d’environ 2,5 milliards de mètres cubes / an dont
65% sont utilisés pour l’irrigation.
288
La question de l’approvisionnement en eau va donc se poser avec acuité. Parmi
les solutions proposées, la réutilisation des eaux grises semble être une idée
intéressante. En effet, les eaux grises se présentent comme étant de plus en
plus une ressource précieuse plutôt qu’un déchet. La réutilisation des eaux grises
appropriées non seulement réduit l’utilisation agricole de l’eau potable, mais peut
participer également à l’amélioration de la sécurité alimentaire. Cependant, ces
eaux grises peuvent contenir des substances phytotoxiques provenant en partie
des savons et détergents. Ce travail scientifique se propose d’étudier l’effet des
détergents provenant des eaux grises sur des plantes irriguées: la laitue (Lactuca
sativa) et le gombo (Abelmoschus esculentus)
2. Materiel et méthodes
2.1 Zone d’étude
L’expérimentation a été réalisée au cours des mois d’aout, de septembre et d’octobre
dans un champ expérimental de l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de
l’Environnement à Ouagadougou au Burkina Faso.
2.2 Dispositif expérimental
L’étude consiste à réaliser quatre essais d’irrigation à différent concentration de
détergent sur les cultures placer dans des pots de 1500 cm3 chacune, soumis à
aucun apport de fertilisant (figure 1). Pour chaque culture nous avons utilisé 16 pots
dont 4 par concentration de détergent. Les graines de gombo et de laitue ont été
obtenues dans le commerce.
Les solutions d’eau destinée à l’irrigation sont des eaux grises synthétiques. 0,1,
1 et 5 grammes de détergent ont été pesés à l’aide d’une balance analytique et
dissouts dans un litre d’eau distillée. L’irrigation a eu lieu tous les jours pour la laitue
et chaque 2 jours pour le gombo (Nana et al, 2009.) tout en respectant les besoins
journaliers en eau des deux cultures afin d’éviter tout éventuel stress hydrique.
2.3 Caractérisation physicochimiques des solutions de détergents et des sols
Le pH et la conductivité électrique des solutions d’arrosage ont été mesurés à
l’aide d’un pHmétre WTW 330i et d’un conductimètre WTW 330i. Pour les sols le
pH-eau et la conductivité électrique ont été déterminés respectivement dans une
suspension sol-eau distillée de 1-2,5 et 1-5. Le carbone total (Ctot), l’azote total
(Ntot) ont été mésurés sur un analyseur de carbone et d’azote Sumigraph NC-220F
(Sumika chemical analysis Service).
Le phosphore total (Ptot) a été obtenu avec un moniteur Hach DR2800.
289
Les composés Alkylbenzène Linéaires Sulfoniques (LAS) ont été mesurés par LC/
MS (W3100, Waters) après extraction (BOND ELUT PPL, Varian).
3. Résultats et discussions
On constate qu’aussi bien le pH que la conductivité électrique croissent avec la
concentration de détergents. De plus l’ensemble des solutions d’arrosages sont
alcalines. Des teneurs en sels élevées(CE) et/ou des pH extrêmes peuvent réduire,
voire inhiber totalement la croissance des cultures. Tenant compte des critères
d’évaluation de la FAO (FAO, 2003), la solution d’irrigation C3 de concentration
5g/l n’est pas une eau adéquate pour l’irrigation ce qui justifie l’inhibition précoce
voir la mort de ces plants. En ce qui concerne le gombo, il a été constaté dans
notre expérience, la germination a eu lieu le 3ème JAS (Jour Après Semi). Pour la
concentration de 5g/l de détergent, on a observé une croissance lente des plants et
la mort total des plants dans les quatre pots au 20ème JAS.
L’utilisation du détergent à faible concentration (0,1 mg/l) sur le gombo améliore le
développement après une application de deux mois en solution nutritive.
Figure 1: longueur (cm) des tiges et fruits de gombo par concentration
Les plants irrigués avec la solution de concentration en détergent 0,1g/l, présente
la valeur en poids secs de fruit la plus élevée avec la plus faible valeur en poids
sec des racines. Le poids sec racinaire chez le témoin (BG) est très élevé, suivit de
celui de concentration 0,1mg/l. le poids sec des tiges et feuilles est très élevé chez
le témoin. Les faibles concentrations en détergent à (0,1 mg/l) ont un effet favorable
sur le rendement (production) de la plante qui se traduit par une augmentation de 6%
du poids sec par rapport au témoin. Cet effet sur la croissance porte essentiellement
sur les fruits. Il a été constaté que la laitue repiqué dans les pots irrigué avec la
solution de concentration 5mg/L de détergent, sont tous mort au 12eme JAS.
290
Comparer au témoin, il serait donc désavantageux d’utiliser les détergents dans
l’eau d’irrigation car elles ont un effet défavorable sur la croissance de la laitue.
Figure 2 : Poids sec racine et feuille de la laitue.
Apres récolte des cultures, les sols de chaque type de plants et par concentration
ont été prélevé et analysé. Il n’y a pas de modification significative du pH du sol
avant irrigation après irrigation. Par compte en ce qui concerne la CE, on note en
premier un grand écart avec la valeur du sol initial (85,1 μS/cm) par rapport aux
sols irrigués. Cela se traduit par un apport de nutriments aux sols par les solutions
d’arrosage à travers le détergent
4. Conclusion
L’utilisation des eaux à forte teneur en détergent n’est pas adéquate pour les
appliquer en irrigation, car elles ont un pH très basique et une conductivité électrique
très élevée. Comparativement au témoin, l’utilisation des eaux grises en agriculture
pourrait être une source de nutriments pour les cultures mais peuvent aussi être
dangereuses si la teneur en détergents est élevée. Après irrigation, on constate
que ces eaux d’irrigation, n’ont pas une influence significative sur le pH car il ne
varie pratiquement pas. Par compte la CE augmente avec la teneur en détergent ce
qui pourrait probablement rendre ces sols très salins et donc défavorables pour la
croissance de certaines cultures à long terme.
Reférences bibliographiques
FAO. (2003). Irrigation avec les eaux usées traitées. Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation
et l’Agriculture. Bureau Régional pour le Proche Orient et Bureau sousrégional pour l’Afrique du Nord,
73 pp.
291
Assessment of flood-ebb tidal dynamics on heavy
metal distribution in the nearshore waters of the gulf
of Guinea, Nigeria
*ASUQUO, FRANCIS EMILE1 and ITA, Richard EYO2
1 Water Quality, Pollution & Climate Change Research Group, Physical Oceanography Unit, Institute
of Oceanography, University of Calabar, PMB 1115, Calabar, Nigeria. Phone : +234- 806 360 8143 ,
E-mail : [email protected]
2 Coastal Zone Management Program, Institute of Oceanography, University of Calabar, PMB 1115,
Calabar, Nigeria
* Corresponding author: [email protected]
Abstract
An assessment of flood-ebb tidal dynamics of the near shore waters of the south
Central Atlantic Ocean in Nigeria suggest enhanced contamination of the coastal
water arising from sequential discharge of heavy metals from point and non-point
sources through the Cross river and Qua Iboe river estuaries into the coastal
marine waters. Bulk analyses of 100 water samples for heavy metals using Flame
AAS (PyeUnicam) Model 9200 from surface (0 – 5m) and subsurface (6-10m) of
nearshore waters indicate serious contamination of the waters especially during
ebbflow regime.
High metal concentrations occurred at ebb tide with reduced impact at flood. Heavy
metal trends followed the sequence for ebb: Pb>Fe>Zn>As> Cu>Al>Cd=Co=Sn=Hg
and flood : Pb>Fe>Cu>As>Zn>Al>Cd=Co=Sn=Hg incursions. The mean
concentrations for specific metals were Pb (12.02 ± 22.8 ppm), Fe (0.84± 0.69 ppm),
Cu (0.18± 0.12 ppm), Zn (0.30± 0.68 ppm), As (0.26±0.22 ppm), Al (0.02± 0.02 ppm)
while Cd, Co, Sn and Hg were all undetectable. Strong positive and significant (P<
0.01) correlations were obtained between Fe/Al (r =0.97,n=100), Fe/As (r =0.94,
n=100) and Al/As (r =0.98, n=100) which suggest strong association between the
metals emanating from similar sources possibly from inputs of less saline water from
fluvial discharges.
The consequences of increased extraction and exploitation of marine minerals
especially non-solid (fossil fuels) and non-metallic (sand and gravels) minerals are
the re-suspension of precipitated minerals in the wetlands/marshlands and shallow
estuarine zones. Inputs of domestic/industrial effluents from coastal residential and
292
industrial sources have probably contributed to the heavy metal flux in the near
shore waters. Net water movements enhanced by strong tidal currents may have
caused the redistribution of dissolved and dispersed heavy metals within the water
column in the estuarine zone.
These findings are essential for proffering eco-solutions for the sustainable
management of the coastal marine waters.
Key words : Heavy metal flux, ebb-flow dominance, estuarine discharges, near
shore waters, Nigeria.
293
Evaluation de la bioaccumulation des éléments traces
Cadmium, Plomb et Arsenic chez quelques espèces de
poissons et bivalves du Lac Togo
GNANDI K, OURO-SAMA K, SOLITOKE H, BOUWESSIDJAOU E et AFIDEMAGNON K
Université de Lomé, Faculté des Sciences BP 1515, Lomé
Correspondance : [email protected]
Résumé
Le bassin du Lac Togo (Figure 1)est le siège de l’exploitation minière des
phosphates qui s’y déroule à ciel ouvert. Cette activité pose de sérieux problèmes
environnementaux dans la région telle que la pollution par les éléments traces. Or,
ces éléments traces, en raison de leur caractère persistant, ont la capacité de se
bioaccumuler dans les tissus des êtres vivants.
294
La présente étude a eu pour but d’évaluer la bioaccumulation de quelques éléments
traces (cadmium, plomb, arsenic) par les poissons et mollusques couramment pêchés
dans le Lac Togo afin d’en estimer les risque sanitaires liés à leur consommation.
Au total 37 échantillons dont 32 pour les poissons répartis en 10 espèces (Tableau 1)
et 5 pour l’eau ont été analysés par la méthode de la spectrophotométrie d’absorption
atomique (SAA). 21 échantillons de mollusques issus de 2 espèces Senilia senilis et
Crassostrea gasar ont été aussi analysés en Cd, Pb et As dans leurs tissus après
une purge dans l’eau pendant 72 heures.
Tableau 1 : Liste des espèces de poissons du Lac Togo étudiées
295
De façon générale, ces résultats montrent que dans les chairs des poissons
prélevés dans le Lac Togo, les teneurs en cadmium varient de 0,281 mg/kg pour
Tilapia zillii à 2,893 mg/kg pour Hemichromis faciatus. Ces résultats révèlent que
tous les échantillons sont pollués par le cadmium avec des facteurs de pollution
variant respectivement de 5,62 à 57,86. Les teneurs en plomb varient de 0,854
mg/kg retrouvée chez Tilapia guineensis à 3,552 mg/kg pour Lutjanus spp.. Ainsi,
tous les échantillons sont pollués par le plomb avec des facteurs de pollution
variant respectivement de 4,27 à 17,76. Les teneurs en arsenic varient d’une valeur
inférieure à la limite de détection de l’appareil pour Tilapia guineensis à 27,900 mg/
kg chez Lutjanus spp. (Tableaux 2 et 3). Il en ressort que 31 sur 32 soit 96,88 % des
poissons sont contaminées par l’arsenic avec des facteurs de pollution atteignant
279.
Tableau 2 : Teneurs moyennes en métaux lourds des espèces de poissons
Tableau 3 : Facteurs de bioconcentration (FBC) relactifs aux métaux dosés (FBC = rapport
concentration poisson/concentration eau du lac)
296
En effet, la plus faible teneur en éléments traces est celle du cadmium évaluée à
0,333 mg/kg chez Caranx hippos avec un facteur de bioconcentration de 6,939. La
teneur en éléments traces la plus élevée est celle de l’arsenic (22,537 mg/kg) chez
Pomadasys jubelini représentant ainsi un facteur de bioconcentration de 5,517. En
outre, il a été montré que la bioaccumulation varie en fonction de l’espèce considérée
ainsi que de son habitat. Aussi, une variabilité intraspécifique de la bioaccumulation
des éléments traces liée à la taille (âge) des poissons a-t-elle été mise en évidence.
Chez les bivalves, les résultats d’analyses indiquent une forte concentration de
l’arsenic par rapport au plomb et au cadmium dans les échantillons d’eaux. Pour les
bivalves, les résultats indiquent une forte concentration d’arsenic (99,18 mg/kg pour
S. senilis et 94,63 mg/kg pour C. gasar) suivie du plomb (4,54 mg/kg pour S. senilis
et 4,01 mg/kg pour C. gasar) et enfin le cadmium (2,85 mg/kg pour S. senilis et 1,03
mg/kg pour C. gasar). Les moyennes de concentrations indiquent que l’arsenic est
deux fois plus concentré chez S. senilis que C. gasar (86,06 mg/kg contre 47,76
mg/kg); le plomb se trouve un peu plus concentré dans C. gasar que dans S. senilis
(2,95 mg/kg contre 2,84 mg/kg) tandis que le cadmium est un peu plus concentré
dans S. senilis que dans C. gasar (0,91 mg/kg contre 0,83 mg/kg).
Les activités humaines sont à l’origine de la pollution du milieu lacustre par les
métaux, parmi lesquelles : l’exploitation en amont des phosphates sédimentaires
riches éléments traces (Cd, Pb, Cr, Cu, Ni etc.), le trafic du carburant frelaté sur
les eaux, la mauvaise gestion des déchets solides et des eaux usées urbains.
Les résultats de l’évaluation des risques sanitaires ont montré que ces poissons
sont impropres à la consommation étant donné qu’ils sont susceptibles d’avoir des
impacts négatifs sur la santé humaine en général et celle des enfants en particulier.
En effet, les valeurs des quotients de danger atteignent 2,035 pour le Cd, 0,404 pour
le Pb et 44,105 pour l’As.
Mots clés : bioaccumulation, éléments traces Cd-Pb-As, poissons, mollusques,
Lac Togo.
297
Contribution à l’étude de la préparation des charbons actifs à
partir de biomasses tropicales (cas des coques d’arachide) :
Caractérisation et Application pour le Traitement du chrome
GUEYE M a, RICHARDSON Y. a, BLIN J. a,b
a Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE), Laboratoire Biomasse Energie et
Biocarburants, Rue de la Science 01 BP 594, Ouagadougou 01, Burkina Faso
b Centre International de Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD), UPR Biomasse Energie, TA
B-42/16, 73 rue Jean-François Breton, 34398 Montpellier Cedex 5, France
[email protected]
1. Introduction
Dans un contexte de développement durable, la valorisation de la biomasse, en
particulier issue de déchets agricoles et industriels, suscite un intérêt croissant
dans toutes les régions du monde. Beaucoup de déchets végétaux comme les
noyaux d’olive, noyaux de pêche, coques de noix de coco, baille riz, paille, de bois
d’eucalyptus etc., ont été utilisés pour la production de charbon actif [1-6].
L’Afrique importe de grandes quantités de charbons actifs d’Europe ou d’Asie qui
coutent très chers et qui fautes de moyens techniques ne peuvent souvent pas
être recyclés localement. Pourtant, il existe en Afrique et particulièrement en Afrique
de l’Ouest une ressource abondante de biomasses issues de l’agriculture et de
l’agroforesterie. Les coques d’arachide représentent un exemple typique de résidu
agricole disponible au Burkina Faso, peu onéreux et dont les caractéristiques physicochimiques sont potentiellement intéressantes pour la production de charbons actifs,
d’où l’intérêt de les valoriser pour produire localement ces derniers à faibles coûts.
Le charbon actif est un matériau adsorbant très poreux qui est très utilisé dans les
procédés de traitement des eaux, de purification de produits ou d’adsorption de
gaz. [7-11]. Il permet de capter certains types de polluants tels que les matières
organiques, les pesticides [7, 12] ou les métaux lourds [8, 13-14].
L’activation chimique est un des procédés d’élaboration des charbons actifs
couramment employés et implique l’incorporation d’agents activant, tels que le
chlorure de zinc, l’hydroxyde de potassium ou l’acide phosphorique dans le matériau
de départ avant une étape de pyrolyse. La synthèse des charbons actifs par la
méthode d’activation chimique a fait l’objet de nombreuses études [4, 15-25]. Les
propriétés des charbons actifs dépendent généralement de la nature de la matière
première et des conditions opératoires de préparation :
298
température de pyrolyse, vitesse de chauffe, concentration en agents activants
etc. [26-27]. Le travail de recherche a consisté à (i) synthétiser et caractériser de
nouveaux types de charbons actifs obtenus à partir de coques d’arachides, (ii) à
évaluer leurs performances pour le traitement du chrome en solution aqueuse.
2. Matériels et méthodes
La méthode d’élaboration étudiée est l’activation chimique par H3PO4 car c’est
l’agent activant qui est classiquement utilisé dans les méthodes d’activation
chimique et permet d’obtenir des charbons très poreux [28-29]. Les charbons actifs
synthétisés sont ensuite caractérisés en termes d’indice d’iode, d’indice de bleu de
méthylène et de texture poreuse par manométrie d’adsorption d’azote. Enfin, les
performances des charbons actifs présentant les porosités les plus développées
sont évaluées pour l’élimination du chrome en milieu aqueux qui représente un
enjeu environnemental majeur en Afrique de l’Ouest.
3. Résultats et discussion
Les résultats présentés dans le tableau 1 montrent des variations importantes de
la surface spécifique (SBET) qui varient de 64 m²/g à 751 m²/g en fonction des
conditions d’activation. Certains charbons actifs (CAV10T400, CAV10T700) ont des
surfaces SBET supérieures à 300m²/g donc comparables à certains charbons actifs
de la littérature. De plus, en termes de tailles de pores, les isothermes d’adsorption
de N2, représentés à la figure 1, montrnt que les charbons actifs présentent une
texture essentiellement microporeuses (isothermes de type 1), la majeure partie
du volume poreux des CA étant contenu dans des pores de 11 à 14 Å de diamètre,
comme le suggère la distribution de tailles de pore obtenue en appliquant le modèle
Dubinin-Astakhov (fig. 2).
L’analyse des résultats du tableau 1 montre que la température de pyrolyse et
la concentration de H3PO4 ont des effets significatifs sur la texture poreuse des
charbons actifs, alors que la vitesse de chauffe ne semble pas avoir beaucoup
d’influence. Le charbon actif le plus poreux (CAV10T400C10) est obtenu avec
une concentration en H3PO4 de 10%, une vitesse de chauffe de 10°C/mn et une
température de pyrolyse de 700°C. C’est cet échantillon qui a été utilisé pour évaluer
ses performances pour l’élimination du chrome en solution aqueuse.
Après une fine caractérisation des charbons préparés, nous avons étudié l’effet de
divers paramètres tels que la masse de charbon à utiliser, le pH de la solution et la
concentration initiale en chrome pour optimiser l’adsorption du chrome en solution
aqueuse. L’influence remarquable du pH de la solution et de la nature chimique des
groupements fonctionnels à la surface de charbons actifs sur le taux d’élimination
du chrome a été associée à une prédominance de mécanismes d’attraction
électrostatique. Les taux maximums d’adsorption sont observés à pH égale 2 (voir
299
figure 3). L’étude des isothermes d’adsorption du chrome met en évidence que les
données expérimentales peuvent être adéquatement modélisées à la fois par les
modèles de Freundlich et de Langmuir (tableau 2).
4. Conclusions
Les résultats de cette étude ont prouvés que les coques d’arachide peuvent être
valorisées pour la production de charbons actifs performants pour éliminer le chrome
en milieux aqueux.
L’étude a révélé que la texture poreuse des charbons actifs est fortement influencé
la température de pyrolyse et la concentration en H3PO4. De plus, le pH de solution
aqueuse de chrome ainsi que la masse de charbon ont des effets très remarquables
sur le taux d’adsorption du chrome. Les charbons actifs préparés par activation avec
H3PO4 apparaissent donc comme un matériau très prometteur pour l’élimination de
ce type de polluant à faibles coûts.
Figure 1 : Courbe d’isotherme d’adsorption-désorption de N2 à -196°C des charbons actifs
300
Figure 2 : Répartition de la taille des pores des charbons actifs (Dubinin-Astakhov)
Figure 3 : Effet du pH de la solution sur le taux d’adsorption (Concentration initiale en Chrome
Ci=60mg/l ; masse de charbon mCA=30mg ; T=40°C)
Tableau 1 : Caractéristiques de la texture poreuse des charbons actifs préparés
Tableau 2 : Paramètre d’adsorption des modèles de Langmuir et de Freundlich
301
5. Références bibliographiques
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303
Gestion des effluents liquides biomedicaux et risques sanitaires
associés dans la zone sanitaire d’Abomey-Calavi/So-Ava au
Sud du Benin
AISSI K.A.1, 2, EDORH A.P.1, POGNON E.3, BAROGUI Y.1, HOUNKPATIN A.1,
TCHIAKPE E.3, LOKO F.2
1 Laboratoire de Toxicologie et de Santé Environnementale, Centre Interfacultaire de Formation et de Recherche
en Environnement pour le Développement Durable, Université d’Abomey-Calavi, 03 BP 1463, Jéricho, Cotonou,
Bénin.
2 Laboratoire d’Analyses et de Recherches en Biologie Appliquée (LARBA), Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi
(EPAC), Université d’Abomey-Calavi, 01 BP 2009, Cotonou, Benin
3 Laboratoire National de la Direction de l’Hygiène et de l’Assainissement de Base, Ministère de la Santé, 04 BP
378 Cotonou, Bénin
*Auteur pour la correspondance : [email protected] ; Téléphone : 0022995784471
Résume
La gestion des déchets biomédicaux constitue un casse tête dans presque toutes
les formations sanitaires au Bénin. Dans le but d’évaluer l’impact des effluents
liquides biomédicaux sur la nappe phréatique et les plans d’eaux avoisinants ainsi
que les risques de nuisances pour les personnes exposées, une étude transversale
a été réalisée dans la Zone Sanitaire d’Abomey Calavi/Sô-Ava (ZSAS). La méthode
a consisté en deux phases dont une enquête au moyen d’une grille d’observation et
des questionnaires standardisés à l’endroit du personnel sanitaire. Des prélèvements
d’effluents liquides ainsi que d’eaux de puits et forages situés non loin des puisards
ou autres lieux de rejet de ces effluents, ont été effectués en vue des analyses
physico-chimiques et bactériologiques. Le traitement statistique a été réalisé grâce
à Excel 2007 et SPSS 16.0.
Les résultats révèlent une mauvaise gestion des déchets biomédicaux. Les valeurs
moyennes de conductivités (2000 à 4260 μS/cm) dépassent les limites admissibles
dans 75% des sites. Les DCO varient de 201 à 3400 mg/L et sont en correlation (r2=
0,998) avec les DBO5 qui oscillent entre 150 et 1700 mg/L. Les taux d’azote (38,4 à
97,5 mg/L) et de phosphore (11,8 à 30 mg/L) sont au delà des normes. D’importantes
quantités de coliformes fécaux (>105 UFC/100mL) sont mises en évidence dans
75% des effluents. Ce qui traduit une inefficacité de la décontamination effectuée
par le personnel.
L’examen des eaux de puits et forages situés aux alentours montre des turbidités
élevées (20 à 91,1 NTU), des taux faibles d’oxygène dissous (< 5mg/L) et des indices
304
de contamination bactérienne (1,6.102 UFC d’Escherichia coli/100mL d’eau).
Ce travail pose un réel problème de santé publique à cause des risques
épidémiologiques et toxicologiques qu’il urge de prévenir par des stratégies et
technologies compatibles aux principe du développement durable.
Mots clés : Déchets, Effluent liquide biomédicaux, pollution, Risque, Santé,
Développement.
305
Introduction
Le rejet sans précaution des déchets biomédicaux polluent les sols, les nappes
souterraines et les cours d’eaux avoisinants (Emmanuel, 2003). C’est pourquoi,
la loi stipule que « tout effluent hospitalier doit être prétraité avant d’être rejeté
dans la nature ou déversé dans le réseau public d’assainissement » (DHAB, 2002).
L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact des polluants biomédicaux sur les
nappes phréatiques et les risques sanitaires associés en cas de mauvaise gestion
des effluents de laboratoires dans la Zone d’Abomey-Calavi/Sô-Ava (ZSAS).
2. Méthode
Il s’agit d’une étude transversale, et analytique menée du 29 mars au 31 octobre
2010. La zone d’étude comprend la commune d’Abomey-Calavi qui est la deuxième
ville la plus peuplée du pays et Sô-Ava est une commune occupée à 80% par
des villages lacustres dont Ganvié, une célèbre cité touristique. Quatre laboratoires
d’établissements sanitaires choisis de façon raisonnée ont été inspectés et les
acteurs impliqués dans la production ou la gestion des déchets ont été interviewés.
Par ailleurs, des analyses physico-chimiques et bactériologiques ont été réalisées
sur des échantillons représentatifs d’eaux (de puits et forages) et d’effluents liquides
(rejetés au niveau des éviers). Les données ont été traitées grâce à Excel 2007 et
SPSS 16.0.
3. Résultats
3.1. Description de la gestion des déchets liquides dans les laboratoires
Dans tous les laboratoires, les déchets liquides sont généralement déversés dans
un évier (photo 1) connecté via un tuyau enterré, à un regard (photo 2) situé derrière
le bâtiment avant d’atterrir dans un puisard de forme arrondie (photo 3) et à coté
des fosses septiques (rectangulaire). A l’Hôpital de Zone et au CS de Calavi, la
destination finale des restes de produits sanguins et des réactifs entamés ou
périmés, est une fosse à fond perdu creusée dans un coin de la cour.
Ces derniers sont parfois incinérés, enfouis, ou simplement déversés sur les
dépotoirs « sauvages ». Aucune procédure standard et écrite d’élimination des
déchets biomédicaux n’existe. Aussi, le tri des déchets à la source ne se fait pas
correctement. Les dilutions d’eau de javel se font au pifomètre et le temps de
contact pouvant garantir une décontamination effective n’est pas scrupuleusement
respecté.
306
Figure 1 : Evier servant à évacuer
les déchets liquides du laboratoire
Figure 2 : Regard fermé connecté à
l’évier et débouchant sur le puisard
Figure 3 : Puisard à dalle arrondie
où se déversent les déchets liquides
du laboratoire.
3.2. Caractéristiques physico-chimiques et bactériologiques des effluents
liquides
Les pH moyens des effluents liquides varient de 7,17 à 8,83 et les températures
moyennes sont comprises entre 28,0 et 29,7°C. Les conductivités à l’Hôpital de
Zone (3700 μS/cm) et au Centre de Santé de Calavi (4260 μS/cm) dépassent les
normes admissibles (Figure 1A). Les taux moyens d’oxygène dissous sont partout
inférieurs à 5 mg/L (Figure 1B). Les DBO5 varient de 150 à 1700 mg/L et sont toutes
supérieures à la norme fixée à 50 mg/L. Les DCO moyennes oscillent de 201 à
3400 mg/L (figure 1C). L’azote NTK (34,5 mg/L) et de phosphore total (97,5 mg/L)
dépassent les limites fixées respectivement à 11,88 mg/L et 30 mg/L.
A l’Hôpital de Sô-Tchanhoué, l’échantillon d’effluent est fortement chargé
d’Escherichia coli (688.103 UFC/100mL) tandis qu’à l’hôpital de Zone et au CS de
Sô-Ava, on trouve que des colonies d’autres types de coliformes fécaux (128.103 et
102.103 UFC/100mL respectivement).
Figure 1: Comparaison par sites de quelques paramètres physicochimiques avec les limites fixées (norme
NS 05-061). 1A (à gauche) : Conductivité électrique ; 1B (au centre) : Oxygène dissous ; 1C (à droite) : DCO
307
3.3. Caractéristiques des nappes phréatiques exposées aux polluants
biomédicaux
Selon le modèle d’élévation de terrain, les nappes phréatiques au niveau de SôAva (4 m de profondeur) et Sô-Tchanhoué (5 m) paraissent plus vulnérables aux
polluants biomédicaux comparativement à Calavi (13 m de profondeur au niveau
du CS et 19 m à l’HZ).
La turbidité des eaux du puits (20 NTU) et du forage (91,1 NTU) est élevée par rapport
aux normes de potabilité (5 NTU). Le taux d’oxygène dissous est faible dans tous
les échantillons tandis que l’oxydabilité de l’eau du forage (8 mg/l de 02) dépasse
la norme. Les concentrations en nitrite, nitrate, ammonium et orthophosphate sont
conformes aux limites de l’OMS. L’eau du forage est exempt de coliformes fécaux
contrairement à l’eau du puits qui en renferment 3,92.103 UFC/100 mL dont 0,160.
103 Escherichia coli.
3.4. Risques sanitaires et mesures de prévention au laboratoire
Les professionnels de santé sont tous conscients que l’exposition aux effluents
biomédicaux est source de risques infectieux (100%), toxiques (88 %), écotoxiques
et cancérigènes (82%).
Les modalités d’exposition les plus fréquentes au laboratoire sont : l’éclaboussure
et l’inhalation lors de l’exécution des analyses de laboratoire ou pendant le rejet des
liquides souillés (52,9%). Les formations/recyclages du personnel sur la gestion des
risques liés aux déchets ne sont pas régulières ni étendues à tous le personnel. De
plus, la vaccination du personnel exposé aux infections nosocomiales (hépatite B
notamment) n’est pas systématique contrairement aux directives de l’OMS (2010).
Conclusion
Les résultats obtenus prouvent que les effluents liquides issus des laboratoires
d’analyses biomédicales de la ZSAS sont mal gérés et présentent des risques
infectieux, toxicologiques et écotoxicologiques. En conséquence, cette gestion doit
être améliorée notamment par une approche écosystémique de la santé humaine.
Cette étude sera approfondie par des enquêtes épidémiologiques (calcul des
indices de risque au sein du personnel et des populations exposées) ainsi que
la réalisation des tests de toxicité spécifiques. Les mécanismes de Transfert des
polluants redoutables (métaux lourds, résidus d’AOX, etc.) seront analysés et des
sensibilisations organisées.
308
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soins. OMS, Genève, 90 p.
309
Élaboration de carte des risques liés aux cours d’eau en
périmètre urbain (Cas de la ville de Taza, Maroc)
F. LAKHILI1 ; S. IDRISSI1 ; A. BOURAK1 ; F. BEN JELLOUN1 ; A. CHAOUNI2 ; M.
BENABDELHADI1 ; A. LAHRACH.1
1 Département d’environnement. Faculté des sciences et techniques, Fès. [email protected]
2 Faculté poly-disciplinaire de Taza.
Introduction
Au Maroc, l’aménagement urbain affronte des défis multiples en raison de
l’extension progressive des périmètres urbains et l’urbanisation d’espaces à forts
risques potentiels. Ces espaces sont souvent régis par des dynamiques complexes
induisant l’augmentation progressive de l’intensité du risque. Des phénomènes,
parfois menaçants affectent les équilibres en cours, les investissements et la
sécurité des citoyens. Les risques liés aux cours d’eau sont déterminants à ce
propos et peuvent engendrer des effets catastrophiques.
Le cas de la ville de Taza pose une problématique fondamentale à propos des
risques liés aux cours d’eau qui ont été à l’origine de perte de vie humaine,
d’importants dégâts matériels et des déficits considérables sur le plan économique
et environnemental.
Pour toutes les raisons ci-dessus, les études insistent sur l’importance de
l’identification et la spatialisation des zones exposées aux risques liés aux cours
d’eau par le biais des cartes précises et facilement compréhensibles.
L’objectif de ce travail est la cartographie des aléas inondations, sapements des
berges et pollution des cours d’eau afin de réaliser la carte de risque global dans
la zone urbaine de la ville de Taza qui est fréquemment affectée par les crues de
l’oued Larbaâ et ses affluents.
Les objectifs essentiels de ce travail visent trois aspects :
• présenter la méthodologie de travail qui consiste à la combinaison des différents
aléas et à la formule suivante : Risque = Vulnérabilité*Aléa ;
• présenter comme cas d’étude, la zone urbaine de la ville de Taza qui est très
menacée par les risques liés aux cours d’eau ;
• offrir à la société et l’administration un document cartographique fiable et utile.
310
Ce document permettra de connaître l’extension des différents aléas étudiés et le
zonage du danger lié à l’aléa à l’échelle des tronçons fluviaux menacés.
Présentation de la zone d’étude
La ville de Taza est située à un endroit stratégique sur le couloir reliant le Nord-est
du Maroc aux bassins agricoles de l’Ouest du pays. Elle est édifiée dans la vallée
de l’oued Larbâa entre le Moyen Atlas au Sud et le Pré-rif au Nord.
Le réseau hydrographique est composé par l’oued Larbâa au Nord, oued El Haddar
(ou Taza) au Sud, et les oueds Dfali, Larouireg et Jaouna à l’Est (Fig1).
Fig. 1 : Carte de la situation géographique et administrative de la ville de Taza
Intérêt d’une carte de risque
L’objectif visé par l’étude des différents aléas et vulnérabilité en périmètre urbain
de la ville de Taza, est l’élaboration d’une carte de risque, cette dernière va aider
à l’identification et la spatialisation des zones exposées aux risques liés aux cours
d’eau.
Techniques et méthodes
La méthodologie suivie est fondée sur la combinaison des concepts d’aléa et de
vulnérabilité, selon la formule : Risque = Aléa * Vulnérabilité
La procédure adoptée pour la réalisations des cartes d’aléas et de vulnérabilité est
311
le découpage du cours d’eau concerné en tronçons bien déterminés, afin de lui
accorder un code selon l’intensité d’aléa ou de vulnérabilité.
Il est à noter que dans le cas de notre travail nous avons pris comme aléas : les
inondations, les sapements des berges et la pollution des cours d’eau, et comme
paramètre de vulnérabilité : les habitations le long des cours d’eau.
Une fois les cartes d’aléas sont réalisées, elles sont rassemblées pour donner la
carte d’aléa global, qui sera par la suite combinée à la carte de vulnérabilité afin
d’obtenir la carte de risque global.
Fig. 2 : Méthodologie adoptée
Résultats et discussions
Carte de vulnérabilité
La réalisation de la carte de vulnérabilité est avérée nécessaire pour l’élaboration
de la carte de risque global. Les classes présentées dans la carte de vulnérabilité
ont été établies à partir de la densité des habitations et des points critiques ou de
danger induit situés au niveau de chaque tronçon des zones étudiées.
- La densité faible correspond à une faible vulnérabilité,
- La densité moyenne correspond à une moyenne vulnérabilité,
- La densité forte correspond à une forte vulnérabilité.
312
Fig. 3 : Carte de vulnérabilité
Elaboration de la carte de risque global
Pour classer les niveaux de risque global (inondation, sapement des berges et
qualité des eaux), on s’est basé principalement sur les données historiques, les
enquêtes de terrain et les cartes d’aléas et de vulnérabilité réalisées précédemment.
Dans cette approche, on a procédé à une intersection des niveaux d’aléa et de
vulnérabilité.
Afin d’élaborer la carte de risque global, neuf classes ont été obtenues et qu’on a
regroupé en trois catégories, faible, moyenne et forte, cette différenciation a été
faite d’un point de vue qualitatif.
313
Fig. 4 : Carte d’aléa global
En tenant compte des considérations ci-dessus, la classification définitive retenue
est utilisée sur la carte de zonage de risque établie avec ArcGis (Fig.5).
Fig. 5 : Carte de risque global
314
i) Zone de risque fort : inondation forte, densité forte des sites érosifs et mauvaise
qualité des eaux. Ces zones sont localisées principalement au niveau des parties
avales des oueds Jaouna, Dfali, Larouireg et Oued Taza.
ii) Zone de risque moyen : inondation moyenne, densité moyenne des sites érosifs
et qualité moyenne des eaux.
iii) Zone de risque faible : faible inondation, densité faible des sites érosifs et bonne
qualité des eaux.
Les zones à risque faible sont localisées principalement au niveau des parties
avales des oueds Jaouna, Dfali, Larouireg et Oued Taza.
Douar Lmalha, Azdour, Chleuh, souk Tnine, quartier artisanal, Douar Ayad,
lotissement Almassira et Quods représentent des zones à risque Moyen à Fort.
Conclusion
La carte de synthèse finale (la carte du risque potentiel lié aux inondations,
sapements des berges et qualité des cours d’eau situés en périmètre urbain de
la ville de Taza) est considérée comme document cartographique de base qui met
mieux en évidence la situation de ces trois risques. Cela constitue une première
étape incontournable pour trouver des solutions et des recommandations face
aux risques menaçant ces cours d’eau, ainsi pour envisager d’une restauration
convenable des cours d’eau concernés.
315
Etude de la consommation en eau et du rendement d’une culture
de soja (glycine max (l.) Merr.) En présence ou non d’inoculum
sur un sol ferrallitique au Sud-Bénin.
DOTO C. V.1, AGBOSSOU K. E.2, AHAMIDE B.2
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, 01 BP 594 Ouagadougou 01,
[email protected]
2 Laboratoire d’Hydraulique et de Maîtrise de l’Eau. Faculté des Sciences Agronomiques, Université d’Abomey-Calavi,
01 BP 526 Cotonou, République du Benin
Résumé
L’étude a été menée sur le site d’expérimentation du Lycée Agricole Médji de Sékou
situé entre 2°8’ et 2°16’ longitude Est et 6°35’ et 6°40’ latitude Nord (figure 1). Il
a pour objectif d’estimer la consommation en eau du soja à différentes phases
phénologiques de la plante sur un sol ferrallitique au Sud-Bénin et l’effet couplé de
l’irrigation et de l’inoculation sur le comportement physiologique de la dite culture. Le
dispositif expérimental installé sur un site de 1200 m2 est un bloc aléatoire complet
composé des unités expérimentales sous irrigation et d’autres sous régime pluvial
strict. Chaque niveau (irrigation ou non) de ce premier facteur est associé à chaque
modalité du second facteur (inoculation ou non) pour constituer au total quatre
objets répartis dans trois blocs.
L’essentielle de la méthodologie adoptée a porté sur des mesures humidimétriques
et tensiométriques pour l’étude des consommations en eau d’une part, sur la
croissance en hauteur et la détermination des paramètres de production (rendement
en grains ; nombre de branches/plante ; nombre de gousses/plante ; nombre de
grains/gousse) pour l’étude du comportement physiologique du soja d’autre part.
Le pilotage de l’irrigation est fait grâce aux cannes tensiométriques implantées à
30 cm de profondeur. L’irrigation est déclenchée chaque fois que 50% des réserves
facilement utilisable sont épuisés. Ce niveau de tarissement correspond à une
dépression de 50 centibars des cannes tensiométriques situées à 30 cm. Le calcul
de l’ETR a été fait selon la formule de Rijtema et Aboukhaled adaptée par Doorenbos
Kassam, (1987).
Au terme de cette étude, les résultats tensiométriques via le calcul du gradient de
charge ont révélé des périodes de stress hydrique dans la zone racinaire au cours
des stades végétatif (jusqu’au 59ème jour après semis) et de floraison (60ème
au 74ème jour après semis) dans les parcelles non irriguées comme l’indique les
figures 2 et 3. Ces graphes montent également un drainage généralisé dans les
316
parcelles irriguées durant toute la période d’essai alors que des phénomènes de
remontées capillaires sont plus fréquents dans les parcelles non irriguées.
Figure 1 : Présentation de la zone d’étude
Figure 2 : Evolution des gradients de charges dans les parcelles à 20cm
Figure 3 : Evolution des gradients de charges dans les parcelles à 40cm
317
Ces observations sur les flux d’eau sont également confirmées par les résultats du
bilan hydrique (tableaux 1 et 2). L’analyse du tableau1 montre qu’en régime pluvial
les besoins des plantes ont été satisfaits jusqu’à 98% au cours du stade végétatif
contre seulement 32% et 26% respectivement au cours des stades intermédiaire
et final traduisant ainsi un déficit hydrique plus prononcé durant ces deux derniers
stades de développement du soja. Quant aux parcelles sous irrigation, les résultats
du bilan hydrique (tableau 2) montrent que les plantes n’ont pas été stressées
durant toute la période d’essai car le déficit hydrique
est nul.
Ce confort hydrique s’explique par le fait que ces parcelles sont conduites sous
régime potentiel hydrique.
Tableau 1 : Estimation de la consommation en eau du soja dans les parcelles non irriguées
ETP =
Evapotranspiration potentielle
Kc =
coefficient cultural
ETR = Evapotranspiration réelle
ETM = Evapotranspiration maximale.
Tableau 2 : Estimation de la consommation en eau du soja dans les parcelles irriguées
318
L’un des objectifs spécifiques fixés par l’étude est de proposer une méthode d’irrigation
d’appoint en cas de déficit pluviométrique. Ainsi, les apports d’eau proposés en cas
d’un déficit pluviométrique de 3 à 5 jours sont équivalents à 16,5mm.
Conclusion
Les résultats du fonctionnement physiologique du soja ont montré que les conditions
optimales de croissance végétative (10°C - 30°C) ont été remplies durant toute la
période d’essai. La teneur moyenne en protéine est égale à 45% de la matière sèche
des grains déshuilés, avec un rendement en grains de 1,4t/ha dans les parcelles
irriguées contre un rendement en grains de 0,6t/ha pour une teneur moyenne en
protéine de 40,4% dans les parcelles non irriguées. Pour l’ensemble des parcelles
irriguées le rendement en grains représente 68,9% de la réalisation totale alors qu’il
n’est que de 31,1% dans les parcelles non irriguées. De même, dans l’ensemble
des parcelles inoculées ce rendement représente 64% du rendement total alors que
36% de ce rendement est affecté aux parcelles non inoculées. L’augmentation du
rendement dans les parcelles irriguées et inoculées par rapport au témoin est de
61%. De plus, les résultats de l’analyse de variance ont montré que l’irrigation et
l’inoculation ont un effet significatif sur le rendement en grain mais l’interaction de
ces deux facteurs est non significative au seuil de 5%. Autrement dit, les parcelles
irriguées présentent les rendements les plus élevés comparativement aux parcelles
non irriguées. Toutefois, le rendement moyen en grains est d’autant plus élevé que
la culture est inoculée.
Ainsi, nous pouvons conclure statistiquement que l’irrigation et l’inoculation ont
un effet positif sur le rendement et que l’eau demeure le facteur le plus limitant.
L’inoculation améliore le rendement en grain mais ce dernier est surtout renforcé
par une irrigation d’appoint.
La hauteur moyenne atteinte sur ces deux groupes de parcelles est respectivement
égale à 70cm et 32cm. Cette différence de réponse à l’eau est significative au seuil
de 5% de probabilité. L’inoculation du soja a un effet significatif sur le rendement en
grains mais non significatif sur la croissance des plantes.
Mots clés : Soja, transfert d’eau, bilan hydrique, rendement, sol ferralitique, Bénin.
319
Nouveau système de traitements des eaux adaptés aux
conditions climatiques et économique de l’Afrique Centrale :
La filtration horizontale
E. FOTO1, J. MALENGUINZA1, B. NGUEREKOSSI1, N. POUMAYE1, J. MABINGUI1, M.
WARTEL2, A. MONTIEL3
1 Laboratoire d’Hydroscience Lavoisier-Chaire UNESCO, Université de Bangui ;
2 Université des Sciences Technologiques de Lille ;
3 Retraité, Eaux de Paris.
[email protected]
1 - Introduction
Disposer d’une source d’eau naturelle superficielle suffisante et de qualité requise,
pour la consommation humaine, est devenu maintenant une préoccupation
stratégique pour le monde entier. En effet, les ressources en eaux naturellement
potables sont quasi-inexistantes, car surexploitées ou souillées par une activité
humaine intense.
Cette étude a pour objectif : (i) de mettre au point un filtre naturel de qualité qui
retienne au maximum les agents pathogènes pour l’homme, (ii) de réduire au
minimum l’utilisation de réactifs chimiques, (iii) de comprendre le devenir des agents
pathogènes après passage dans ce filtre horizontal. La filtration horizontale sur
sable des eaux de surface sera peu onéreuse et minimisera toutes interventions
humaines, et nécessitera très peu ou pas d’ajouts de réactifs chimiques. Ce dispositif
qui copie le processus naturel de purification de l’eau se produisant dans une nappe
aquifère, est généralement considéré comme le procédé de traitement de l’eau le
plus approprié aux pays en voie de développement.
Mots clés : filtration, agents pathogènes, turbidité, demande en chlore ;
320
Abstract
Having a natural water source and sufficient surface quality required for human
consumption, has now become a strategic concern for the world. In fact, drinking
natural water resources are almost non-existent, as overused or polluted by intense
human activity, this study aims to:(i) to develop a filter that retains natural quality
to the maximum human pathogens, (ii) to minimize the use of chemical reagents,
(iii) to understand the become pathogens after passing through the horizontal filter.
Horizontal sand filtration of surface water will be inexpensive and minimize any
human intervention, and require little or no added chemical reagents. This device
copies the natural process of water purification occurring in an aquifer, is generally
regarded as the process of water treatment most suitable for developing countries.
Keywords : Filtration, pathogens, turbidity, chlorine demand
2 - Matériels et méthodes
2.1 – Matériels
2.1.1) Le pilote de filtration horizontale
Le pilote s’inspire de l’installation construite par Eaux de Paris à Villemer (Seine
et Marne). L’architecture du pilote comprend une tranchée horizontale d’environ
14mètres, légèrement inclinée, creusée superficiellement dans la terre, tapissée de
géotextile et de géomembrane imperméable, et remplie de trois tranches verticales
successives de matériaux de granulométrie différente. Lorsque l’eau de surface,
dont la qualité n’est pas bonne, traverse une série de couche de sable (0-4mm et
4-8mm de diamètre) et de gravier (20-40mm), elle est transformée en une eau dont
la qualité devient acceptable. Le filtre ainsi constitué n’est exposé ni à la lumière, ni
à l’air ambiant (Figure 1).
Figure 1 : Vue du pilote terminé (trappe d’alimentation, les 4 piézomètres et la réception)
321
2.1.2) Matériels d’analyses
Sur chaque point d’eau à prélever les analyses physico-chimiques on été réalisées
avec les matériels suivants: pH (pH-mètre WTW 340i) ;Conductivité électrique
et Température (conductimètre WTW 340i),-Alcalinité (trousse Alkalinité HACH),
Turbidité (210AA 55), Nitrates, Nitrites, Ammonium et Phosphate(UVIMOM 860
KONTRAN) enfin les matières en suspension par filtration sur membrane puis
sécher à l’étuve.
- Les analyses bactériologiques ont nécessité l’utilisation du matériels ci-après :
Etuves, boîtes de Pétri, rampe de filtration, pipettes stériles, membranes filtrantes,
Compteur de colonies, pinces, bain-marie, autoclave.
2.2 - Méthodes
Après le branchement de l’eau, effectué à la fin de la construction du pilote (26
novembre 2009), les caractéristiques physiques du pilote (débit et temps de transit
de l’eau) et d’autre part les propriétés ont été étudiées. Le débit est régulé par le
flotteur dans le bassin d’alimentation. Le flux d’eau qui le traverse a été déterminé
grâce au relevé du compteur d’eau placé à l’entrée du pilote. Le temps de transit
de l’eau dans le pilote, a été étudié en injectant un traceur à la fluorescéine. Les
méthodes d’analyses tirées des normes AFNOR ont permis de suivre, grâce aux
piézomètres, l’évolution des paramètres physicochimiques et bactériologiques
idoines de l’eau.
3 - Résultats - Discussion
3.1 - Paramètres physiques du pilote
3.1.1) Débit de l’eau
Un suivi du fonctionnement du pilote a donc été réalisé depuis son démarrage. Le
flux d’eau relevé qui a traversé le pilote durant 4 mois. Cet enregistrement montre
que le débit est constant durant les 3 premiers mois, excepté en mars en raison de
pannes de courant. Globalement le débit moyen durant les 4 premiers mois est de
8 m3 / jour soit 330 L/h.
3.1.2) Temps de transit du pilote
Une solution de fluorescéine a été ajoutée dans le bassin d’alimentation situé après
le décanteur. La teneur en fluorescéine a été suivie par spectrométrie d’absorption
à 496 nm, dans le bassin d’alimentation (ED); les piézomètres et le bassin de
récupération (EF) à différents temps en relevant le volume à l’aide du compteur
placé en entrée du pilote. Le volume d’eau ayant circulé dans le pilote entre le début
d’addition de fluorescéine et son apparition dans le récepteur est 3068 litres, cette
circulation s’étant effectuée durant 457 minutes, soit 7h37. Le débit moyen est donc
de 403 L /h.
322
3.2 - Paramètres physicochimiques des eaux du pilote
Le suivi de la turbidité durant une année montre que malgré quelques aléas (panne
d’alimentation) le système produit une eau potable (norme <2NTU), quant à la
turbidité. Cette qualité n’est pas influencée par les pics de turbidité observés dans
l’eau d’entrée du pilote, pics qui sont généralement associés à des contaminations
bactériennes. Parallèlement à la mesure de la turbidité, nous avons mesuré les
teneurs en matières en suspension.
En première approximation on peut corréler la turbidité à la concentration en matières
en suspension (MES) : On admet généralement une relation pour les turbidités
inférieures à 10 – 20 NFU : MES = 2 NFU. On observe une grande similitude entre
les variations des MES et la turbidité. Malgré les différents incidents, les matières en
suspension sont dès la fin décembre 2009 toujours inférieures à 5 mg/L (Figure 2).
Figure2 : mesures de la turbidité (NTU) de
l’eau brute (bleu) et de l’eau filtrée (rouge)
Figure 3 : Evolution de la concentration
en fer, mg/l dans les compartiments
=> Certaines eaux en République Centrafricaine, sont contaminées en fer, élément
non dangereux en faible concentration, mais pouvant après précipitation de colloïdes
devenir un vecteur de bactéries et donner à l’eau un goût désagréable.
L’analyse du fer dans les différents compartiments du pilote montre une décroissance
importante entre l’eau du fleuve, l’eau décantée et l’eau de sortie, en raison d’une
oxydation des ions ferreux. On observe enfin une grande diminution de la teneur en
fer dans le dernier compartiment (Figure 3).
=> L’oxygène et le carbone organique dissous (COD ou COT) ont été mesurés
dans les différents compartiments. La teneur en carbone organique dissous est
encore trop élevée pour une eau de consommation (COD < 2 mg/L), mais normale
pour une eau destinée à la production d’eau de consommation humaine.
323
3.3-Paramètres bactériologiques des eaux du pilote.
Un autre objectif de la construction de ce pilote, est d’éliminer un maximum de
microorganismes pathogènes. L’analyse bactériologique réalisée sur les eaux
du pilote ont permis de suivre l’évolution de ces germes dans chaque partie du
dispositif. Les résultats sont représentés dans la figure ci-dessous. Les analyses
ont donné un abattement considérable sur les coliformes fécaux ainsi que les
entérocoques dans le massif filtrant. Il est à noter que cette clarification de l’eau
brute est entrain de se faire sans aucun ajout de produit chimique et la demande en
chlore est de l’ordre de 3mg/l d’eau filtrée.
Figure 4 : Evolution des germes pathogènes dans le pilote agents
4-Conclusion.
Le pilote construit et mis en eau élimine les particules en suspension et les
microorganismes à un taux élevé et accommode la plupart des eaux à divers
usages (utilisation domestique, production d’eau potable, besoins de l’agriculture
et de l’industrie). Cette technique est intéressante pour les petites collectivités en
raison de : son accessibilité, une mise en œuvre simple, une exploitation facile, un
dimensionnement aisé et une simplicité dans la maintenance.
5- Remerciements
UNESCO, Ambassade de France à Bangui, Région Nord Pas- de- Calais, Agence
de l’Eau Nord Pas-de-Calais, Université de Lille1, Université d’Artois, Université de
Bangui, Eaux de Paris.
324
Nitrate pollution risk of Quaternary groundwater in the southern
part of Abidjan District (Côte d’Ivoire)
Aristide G. DOUAGUI1*, Issiaka SAVANE1 & Innocent K. KOUAME1
1 Laboratoire de Géoscience et Environnement, UFR - SGE, Université Nangui Abrogoua, 02 BP 801 Abidjan 02, Côte
d’Ivoire.
Aristide G. DOUAGUI, [email protected]
Innocent K. KOUAME, [email protected]
Issiaka SAVANE, [email protected]
* Corresponding author : Aristide G. DOUAGUI
Complete Postal Address : Laboratoire de Géoscience et Environnement, UFR - SGE,
Université Nangui Abrogoua, 02 BP 801 Abidjan 02, Côte d’Ivoire
Tel : (+225) 05 84 22 39 / (+225) 01 05 65 81 [email protected]
Abstract
In this study, groundwater nitrate concentration was monitored at 127 groundwater
sampling points located in the southern part of Abidjan District. Each water sampling
location was sampled in March 2007, representing the long dry season. Geostatistical
methods were used to analyze the spatial variability of nitrates and the groundwater
nitrate pollution risk. Groundwater nitrate concentrations ranged from 4 to 198 mg.L-1
and were log-normally distributed in the study area. The groundwater contamination
risk map indicated that the strongly urbanized west side of the site presented a high
probability of exceeding the WHO drinking water standard (50 mg.L-1N03-).
Keywords : Quaternary groundwater, Nitrates, Pollution risk, Abidjan.
325
Figure 1 : Study area.
Figure 2 : Location of sampling points. Sampling points1-4, 53-55; 5, 56, 57; 83-86; 58, 87-89; 59-61,
90; 6, 62; 63, 99; 10, 11, 64, 100, 101; 65, 66, 91, 92; 12-14, 67, 68, 93, 94; 16-18; 19-21, 60; 22, 23,
70, 71, 95; 24, 25, 72, 96-98; 27, 28, 73, 74, 111, 112; 15, F1, 117, 118; 81, 82; 26, F2; 29-32, 76, 113;
75, 115, 125; 33, 77, 78, 114; 34-36, 79, 80, 116; 37, 52, 102-104; 39, 51, 108-110; 49, 50, 105-107;
40-42; 123, 124; 120-121; 46-48 and 43-45 are located in A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P,
Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, S’, U’, V’ and Y’, respectively.
326
Figure 3 : Histograms of the raw nitrate concentrations data (a) and the log-transformed data
(b). Raw NO3- pattern was skewed towards smaller values and does not fit a normal distribution, while the log-transformed nitrate concentrations are normally distributed.
327
Figure 4 : Log N03- experimental variogram fitted with spherical model.
Figure 5 : Nitrate concentrations in the Quaternary groundwater of the southern area of
Abidjan District.
328
Figure 6 : Probability map of groundwater nitrate exceeding 50 mg. L-1 in the southern area
of Abidjan District.
329
Méthodes d’éradication de la jacinthe d’eau dans les plans
et cours d’eau de la basse vallée de l’Oueme, au Bénin
VODOUNOU J.B. K.1, ESSOU A. S.2
1 Université de Parakou, BP 123, Bénin, [email protected]
2 Laboratoire de Biogéographie et d’Expertise Environnementale, BP : 677 Abomey-Calavi, Bénin
Résumé
Les méthodes d’éradication de la jacinthe d’eau ont été étudiées dans la basse vallée
de l’Ouémé au Bénin. La jacinthe d’eau est une plante aquatique qui se développe
très rapidement dans les eaux douces. L’intérêt de cette étude est de montrer les
différentes méthodes d’éradication de la jacinthe d’eau dans les plans et cours d’eau
de la basse vallée de l’Ouémé. Ainsi, la démarche utilisée procède de la collecte de
données documentaire et de terrain, ainsi qu’à l’analyse des résultats. Les résultats
obtenus révèlent que pour une lutte efficace il faudrait combiner les méthodes de
lutte manuelle et biologique à la valorisation de la plante. Dans les zones infestées,
les activités humaines (l’accès à l’eau, la navigation, l’irrigation et la pêche) sont
perturbées. La jacinthe d’eau épuise de façon sérieuse la biodiversité et affecte la
composition chimique de l’eau et les stocks de poissons ; elle facilite la prolifération
des larves responsables de maladies comme la bilharziose, le paludisme et sert de
nid aux serpents.
Mots clés : Eradication, jacinthe d’eau, vallée, Ouémé, Bénin.
Abstract
The methods of eradication of the water hyacinth were studied in the low valley of
Ouémé to the Benin one. The water hyacinth is a watery plant which develops very
quickly in fresh waters. The interest of this study is to show the various methods of
eradication of the water hyacinth in the plans and rivers of the low valley of Ouémé.
Thus, the step used proceeds of the documentary ground and data acquisition, as
with the analysis of the results. The results obtained reveal that for an effective fight
it would be necessary to combine the methods of manual and biological fight with
the valorization of the plant. In the infested zones, the human activities (the access
to water, navigation, the irrigation and fishing) are disturbed. The water hyacinth
exhausts in a serious way the biodiversity and affects the chemical composition
of water and fish stocks; it facilitates the proliferation of the larvae responsible for
diseases like the bilharziose, malaria and is used as nest with the snakes.
Keywords : Eradication, water hyacinth, valley, Ouémé, Benin
330
1. Introduction
La jacinthe d’eau (Eichhorbnia crassipes) est apparue pour la première fois sur les
plans d’eau béninois en 1977 (Tossou, 2004). Elle est devenue la plus envahissante
des plantes aquatiques vers 1987 (Fiogbé, 2010), faisant obstacle à la fois au
passage des pirogues et à la pêche.
En effet, plusieurs méthodes de lutte (manuelle et biologique) contre cette plante
ont été engagées. Malgré ces différentes méthodes de luttes, elle demeure toujours
un sujet inquiétant pour les riverains et usagers des plans d’eau en général et ceux
de la basse vallée de l’Ouémé en
particulier, lieu de prédilection de
la jacinthe d’eau. La basse vallée
de l’Ouémé (BVO) fait partie des
zones humides du Sud-Bénin.
Elle appartient aux écosystèmes
humides du Complexe Est qui
est un site du patrimoine de
l’UNESCO à travers la convention
de RAMSAR. Le territoire de
la BVO est composé de 5
communes des départements de
l’Ouémé et de l’Atlantique. Il s’agit
des communes des Aguégués,
de Dangbo, d’Adjohoun et de
Bonou dans l’Ouémé ; de Sô-Ava
dans l’Atlantique (PDM, 2004). Le
secteur d’étude est compris entre
2°21’51’’ et 2°39’40’’ de longitude
Est et entre 6°23’55’’ et 6°40’18’’de
latitude Nord. Il est limité au Nord
par la commune d’Adjohoun, à
l’Ouest par la commune d’AbomeyCalavi, à l’Est par la commune
d’Akpro-Missérété et au Sud par
le lac Nokoué. Il est constitué de
trois communes du territoire de la
basse vallée de l’Ouémé. Il s’agit
des communes des Aguégués, de
Dangbo et de Sô-Ava (figure1).
Figure 1 : Localisation du secteur d’étude
331
2- Matériel et Méthodes
Le matériel utilisé dans le cadre de cette étude est composé d’appareil photo
numérique pour la prise des vues, d’une barque motorisée pour le déplacement
sur l’eau, de bouteilles d’un litre pour les échantillons d’eau et d’un GPS
(Global Positionning System) pour la prise des coordonnées géographiques. La
documentation a permis de faire le point des connaissances et concepts relatifs
au thème. Les travaux de terrain se sont déroulés en deux phases : une phase
exploratoire et une phase d’enquête proprement dites pour la collecte des données.
Les données socio-économiques collectées à travers un échantillon de 150
personnes ont permis d’analyser l’efficacité des différentes méthodes utilisées
pour lutter contre la jacinthe d’eau. Cette approche a permis d’identifier d’autres
méthodes qui peuvent être amplifiées dans leur mise en œuvre. Les travaux de
laboratoires ont consisté à la détermination des constituants chimiques des eaux
du milieu d’étude. Elle renseigne sur les sels nutritifs des eaux des différents sites
échantillonnés. Les échantillons d’eau prélevés ont été mis en étuve au laboratoire
d’Ecologie de l’Eau de l’Unité de Recherche sur les Zones Humides à la Faculté des
Sciences et Techniques de l’Université d’Abomey-Calavi et dosés par colorimétrie à
l’aide du colorimètre HACH-DR/890.
3. Résultats
3.1-Conditions favorables au développement de Eichhornia crassipes
3.1.1-Caractéristique biophysique de la basse vallée de l’Ouémé
La basse vallée de l’Ouémé a une grande diversité d’écosystèmes aquatiques :
rivières, lacs, marécages, etc. Ces écosystèmes représentent 80 % du secteur
d’étude dont 50 % des plans et cours d’eau, 30 % des plaines d’inondations. Ils offrent
des conditions favorables à la multiplication des plantes aquatiques notamment de
Eichhornia crassipes.
3.1.2- Caractéristiques physico-chimiques de l’eau
Au total, les 08 sites prospectés. L’analyse comparée des résultats obtenus en
période de crues et de décrues, il ressort qu’à la crue on observe :
• une baisse de la température du faite de la masse d’eau,
• une baisse de la salinité dans tous les plans d’eau échantillonnés du fait de l’effet
de dilution induit par l’augmentation du niveau d’eau ;
• une baisse de l’oxygène dissous et de la saturation en oxygène du faite de
l’importance de la plante
• une augmentation du pH des eaux qui peut être due à l’effet basique induit par la
dégradation de la plante en suspension dans l’eau
• une baisse du taux de solides dissous par suite de dilution.
De tout ce qui précède, il est à retenir que les facteurs limitant la prolifération de la
jacinthe d’eau sont : la salinité, le pH.
332
3.2- Les méthodes d’éradication et leur efficacité
3.2.1- Lutte manuelle
Il s’agit du ramassage des plantes de jacinthe d’eau de la surface des cours et
plan d’eau. Cette forme de lutte nécessite une main d’œuvre abondante et pourrait
présenter de sérieux problèmes de santé : morçue de serpent, bilharziose. Les
différentes études ont montré que cette lutte est d’une efficacité totale (Fiogbé
2010). Par ailleurs, la lutte manuelle contribuerait à la dispersion de la jacinthe si les
fragmentations de la plante sont délaissées dans l’eau après ramassage.
3.2.2- Lutte biologique
C’est l’utilisation des ennemis naturels pour freiner l’envahissement de la jacinthe
d’eau afin de préserver l’équilibre naturel des écosystèmes aquatiques. Cette
lutte est moins coûteuse (FAO, 1994). Elle est la seule méthode durable car elle
tient compte de l’équilibre naturel des écosystèmes concernés (Fiogbé, 2010). La
particularité de ce moyen de lutte est qu’il faudrait attendre au moins trois à cinq
années ou plus pour comprendre son efficacité.
3.2.3- Valorisation de la jacinthe d’eau
Outre les menaces que pose la prolifération de la jacinthe d’eau, cette plante
possède également des propriétés à exploiter. En effet, la jacinthe d’eau est utilisée
à des fins diverses. Cette plante aquatique peut être utilisée dans le traitement des
eaux usées, dans des stations d’épuration naturelle par lagunage. Dans des bassins
de décantation, la plante assimile les phosphates et les nitrates des eaux usées
et accumule les métaux lourds des eaux polluées. Le développement de la phytoépuration peut contribuer à la gestion durable des eaux douces et favorise l’accès
à l’eau potable. Le compost produit à partir de cette plante aquatique constitue un
engrais “vert” qui donne un meilleur rendement et est moins coûteux que les engrais
chimiques. L’utilisation de la fleur a aussi été expérimentée en alimentation animale.
La fabrication de briquettes de matière organique séchée à base de jacinthes d’eau
pourrait constituer une alternative à l’utilisation du bois comme combustible, et ainsi
contribuer à ralentir la désertification due à la déforestation. Aujourd’hui les tiges de
jacinthes d’eau sont aussi utilisées dans la vannerie (paniers, meubles de qualité,
objets d’artisanat). Le tableau I présente les types de valorisation de la jacinthe
d’eau observé lors des travaux de terrain dans le secteur d’étude.
Tableau I : Types de valorisation de la jacinthe d’eau par commune
Source : Résultats d’enquête de terrain, Décembre 2011
333
4. Conclusion
Les luttes (manuelle, biologique) offrent un certain contrôle de l’infestation de la
jacinthe. La lutte manuelle, nécessite beaucoup de personnes (ouvriers) qui sont
parfois exposés aux espèces aquatiques dangereuses. De même, cette lutte pourrait
contribuer à la dispersion de la jacinthe si les fragmentations de la plante sont
délaissées dans l’eau après ramassage ou si les plantes ramassées sont déversées
sur les berges des plans ou cours d’eau. De ce fait, le contrôle biologique semble
le meilleur. Le facteur limitant ici est le temps de réponse. Face aux insuffisances
des différentes méthodes de luttes, la valorisation de la plante constitue une forme
de lutte assez efficace en complément de ce qui existe.
Bibliographie
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formation en APE– DIT-EPAC-UAC, Cotonou, 53 p.
334
Valorisation agricole des excrétas humains par compostage
dans les latrines EcoSan : optimisation des processus
d’hygiénisation et de décomposition de la matière organique
pour une bonne qualité des composts
TCHOUKWA Mbakop N.1-2, YOMBI E.1, KONATE Y2
1 Laboratoire de Biotechnologies végétales et environnement, Département de Biologie ey Physiologie végétales,
Faculté des Sciences, Université de Yaoundé I, BP 812 Yaoundé Cameroun (nadine.tchoukwa2ie-edu.org, tchounad@
yahoo.fr)
2 Laboratoire de l’Eau, Dépollution, Ecosystème et Santé, Institut International d’Ingénierie de l’Eau et l’Environnement
01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso
Introduction
Dans la plupart des pays africains, les villes semi-urbaines et rurales n’ont pas un
accès direct à l’eau et très peu de personnes disposent d’une forme quelconque
de toilette fonctionnelle. Pourtant, la garantie d’une bonne santé des populations,
d’une sécurité environnementale et alimentaire passe par un bon système
d’assainissement. Selon l’Organisation mondiale de la santé, 80 % des cas de
Diarrhée rencontrés dans les pays pauvres résultent d’un manque de système
d’assainissement et de la consommation d’une eau polluée, ce qui cause 1,7 millions
de décès par an, principalement les enfants de moins de cinq ans.
Compte tenue de la dégradation des sols dans les pays sahéliens et autres pays
d’Afrique, l’augmentation du prix des engrais minéraux, les cas de mortalité infantiles
dues à la malnutrition (Rice et al., 2000), l’utilisation de la fumure organique en
agriculture devient indispensable. Depuis des années à travers le monde, les urines
et excrétas ont été utilisés pour fertiliser les sols. Selon Wolgast (1993), les excrétas
annuels d’une personne adulte correspondent à la quantité d’engrais nécessaire
à la production de 250 Kg de céréales qui correspond également aux besoins en
consommation annuelle d’un individu.
Les latrines EcoSan permettent la séparation des fèces des urines avec un
compostage direct dans la fosse par ajout d’un constituant carboné structurant.
Le compost à maturité est recueilli et sert d’amendement agricole. Les urines sont
stockés dans des bidons fermés hermétiquement, hygiénisés et utilisés aussi
comme engrais. Cette technique d’assainissement écologique a considérablement
augmenté les conditions sanitaires et les rendements agricoles dans la ville de
Ouagadougou et la technique est en vulgarisation au Sénégal, Niger et autres pays
d’Afrique de l’Ouest et du centre, grâce à EAA (Eau et Assainissement en Afrique).
L’utilisation des latrines à composts dans le contexte des villes rurales africaines et
même certaines villes urbaines est une technique à valoriser (Morgan P., 2007) car
c’est un système qui utilise très peu d’eau, ne pollue ni l’eau souterraine, ni le sol.
335
Lorsqu’il est convenablement utilisé, il ne dégage pas de mauvaises odeurs, n’attire
pas les mouches et aussi nécessite peu de moyens pour sa réalisation.
Dans les toilettes à compost, le compostage s’effectue directement dans la fosse,
il y’a alors déficit d’oxygène et les microorganismes aérobies responsables de
la dégradation de la matière organique sont progressivement remplacés par les
microorganismes anaérobies. En conséquent, la phase thermophile nécessaire
à la destruction des pathogènes n’est généralement pas atteinte. Ce système ne
permet pas une bonne circulation de l’air, ce qui rend le matériel compact, créant
un environnement défavorable aux microorganismes aérobies. L’exposition des
populations à ces excrétas non traités est dangereux par sa probable teneur en
pathogènes. En plus, les composts EcoSan constituent une classe de composts à
caractéristiques peu connues (Jimenez et al., 2006). La valorisation agricole des
produits résiduaires organiques passant par la garantie de leur innocuité, la maîtrise
de leur valeur agronomique, de leur impact sur le sol et sur les végétaux, notre
travail se propose donc de déterminer les conditions optimales de minéralisation,
d’humification et d’hygiènisation des fèces dans les latrines à compost pour une
bonne valorisation agricole.
Questions de recherche
Est-ce que les conditions physico-chimiques des latrines permettant une bonne
dégradation de la matière organique et une destruction des pathogènes pour une
valorisation agricole des sous produits?
Quelles pratiques peuvent contribuer à l’augmentation de la minéralisation et de la
destruction des pathogènes au cours du compostage dans les latrines ?
Quelle est la valeur fertilisante des composts EcoSan ?
Objectif principal
L’objectif principal est de trouver les méthodes d’optimisation de la valorisation
agricole des sous produits de l’assainissement Ecologique EcoSan lors du
compostage dans les latrines à compost
I.2. Objectifs spécifiques :
- étudier les mécanismes physico-chimiques du compostage dans les latrines à
compost, l’humification et déterminer la valeur fertilisante des composts;
- étudier l’effet des copeaux de bois et de la phosphate naturelle sur le processus
de compostage des fèces dans les latrines EcoSan ;
- suivre l’évolution des pathogènes au cours du compostage
336
Matériel et méthodes
Latrines à étudier
Les études de compostage se feront dans neuf latrines à compost de la ville
de Kouperla, aux environs de la ville de Ouagadougou ayant un système
d’assainissement EcoSan à deux fosses. Le compostage sera suivi à partir du jour
où la fosse ne sera plus utilisée.
Les latrines étudiées seront constituées de :
- 3 latrines témoins sans apport;
- 3 latrines qui auront un ajout de copeaux de bois
- 3 autres latrines qui auront un ajout de phosphate naturel
Mécanismes physico-chimiques du compostage dans les latrines à compost
Décomposition et minéralisation
Dans chaque latrine, les paramètres physico-chimiques seront suivis pendant les 9
mois de compostage.
- Les mesures de température, pH, et humidité se feront chaque semaine,
- La conductivité, matière sèche, matière organique, le rapport C/N seront déterminés
au début du compostage, après 1, 2, 4, 6 et 9 mois
Humification
Les teneurs en acide humique et folique seront déterminées par fractionnement
des substances humiques et extraction de l’acide humique selon la méthode
de Kononova-Bie-lczikova (Kononova, 1968) et par spectroscopie RMN 13C
(Zbytniewski, R. et Buszewski, B., 2005)
Suivi des pathogènes lors du compostage dans les latrines à compost
Dans cette partie, nous allons suivre l’évolution des pathogènes au cours du
compostage afin de déterminer les conditions optimales de destruction totale dans
les composts pour garantir leur innocuité. Le suivi se fera à la même fréquence que
les paramètres physico-chimiques.
Les pathogènes à suivre seront :
- Les œufs d’helminthe : Trichiuri trichiura, Ascaris Lumbricoïdes et Ankylostoma sp.
(nbre d’œufs/ g de MS de compost)
- Les œufs d’ascaris Echérichia Coli ; Enterococcus spp
Potentiel fertilisant des composts
Afin d’assurer une bonne valorisation agricole, le potentiel fertilisant des composts
sera déterminé par la teneur en Azote total, ammoniacal, nitrites, teneur en
Phosphore total et disponible, en Potassium total et échangeable, en Calcium et en
Magnésium.
337
Résultats attendus
Au terme de notre étude, nous pourrions connaître
- si les conditions physico-chimiques des latrines EcoSan permettent une bonne
décomposition, humification et une destruction des pathogènes lors du compostage ;
- si les copeaux de bois et la phosphate naturelle permettent effectivement d’optimiser
les processus de compostage dans les latrines ;
- les conditions optimales de dégradation, d’humification et de destruction des
pathogènes lors du compostage ;
- le potentiel fertilisant des composts des fèces humains
Mots clés : excrétas, compostage, latrines EcoSan, hygiénisation, valorisation
agricole.
338
Concentrations en métaux lourds et lésions histopathologiques
des branchies de Chrysichthys nigrodigitatus dans le complexe
lagunaire ABY (Côte d’Ivoire).
YAPI Dopé Armel Cyrille1-2*, TIDOU Abiba Sanogo1, SAWADOGO Boukary2, MAIGA
A. M.2 & WETHE Joseph3
1 Laboratoire des Sciences de l’Environnement (LSE), Université d’Abobo-Adjamé, 02 BP 801 Abidjan 02, Côte d’Ivoire
2 Laboratoire Eau, Dépollution, Ecosystèmes et Santé (LEDES), Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de
l’Environnement, Ouagadougou (Burkina Faso)
3 Agence Intergouvernementale Panafricaine, Eau et Assainissement pour l’Afrique, Ouagadougou (Burkina Faso)
*Auteur correspondant: [email protected]; 00 (225) 07-02-51-46
Résumé
Ce travail de recherche s’avère une contribution à l’étude des facteurs de réduction
du stock de l’espèce C. nigrodigitatus dans le complexe lagunaire Aby (Sud-Est,
Côte d’Ivoire). La démarche a consisté dans un premier temps à déterminer au
Spectrophotomètre d’Adsorption Atomique (SAA), les concentrations en métaux
lourds (Cu, Cr, Ni, Pb et Cd) dans les foies et les branchies de cinq spécimens de C.
nigrodigitatus. Dans un second temps, les différentes altérations des branchies ont
été mises en évidence à travers des études histopathologiques.
Les concentrations des éléments Cu, Cr, Ni, Pb et Cd dans les branchies sont
respectivement 2,61 ; 7,36 ; 6,26 ; 1,26 et 1,06 μg/g ps. Les lésions histopathologiques
les plus fréquemment décrites comprennent hyperplasie, hypertrophie, une nécrose
de l’épithélium et une fusion des lamelles branchiales. La grande sensibilité
de cette espèce aux polluants, telle qu’elle a été montré dans cette étude, et la
contamination élevée des micropolluants sont probablement responsables du déclin
de C. nigrodigitatus.
Mots clés : Chrysichthys nigrodigitatus ; lagune Aby ; Métaux lourds; fusion
lamellaire; Côte d’Ivoire.
Abstract
This research is a contribution to study factors reducing of catfish Chrysichthys
nigrodigitatus stock in Aby lagoon complex (South-East, Côte d’Ivoire). The approach
was firstly use the Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) to determine the
concentrations of heavy metals (Cu, Cr, Ni, Pb and Cd) in t gills of five specimens
of C. nigrodigitatus. In a second step, various alterations of the gills were identified
through histopathological studies. The concentrations of Cu, Cr, Ni, Pb and Cd in
339
the gills are respectively 2.61, 7.36, 6.26, 1.26 and 1.06 μg /g dw. Histopathological
lesions most commonly described include hyperplasia, hypertrophy, and necrosis
of the epithelium and fusion of gill lamellae. The high sensitivity of this species to
pollutants, as was shown in this study and the high contamination of micropollutants
are probably responsible for the decline of C. nigrodigitatus.
Keywords : Chrysichthys nigrodigitatus; Aby lagoon, heavy metals, lamellar fusion,
Côte d’Ivoire.
1. Introduction
Les lagunes jouent donc directement et indirectement un rôle socio-économique
capital. Cependant, les pressions anthropiques et le développement d’activités
multiples sur les lagunes engendrent souvent des conflits d’intérêts et d’usages, qui
participent à leur vulnérabilité. Cette pression humaine, concentrée sur les zones
proches des lagunes, a des conséquences sur ces milieux (Lévêque et Pauly,
1999). Cette chute de la production halieutique dans la lagune Aby a été constatée
depuis 1980 (Charles-Dominique et al., 1980). Les prises de poissons sont passées
de 9,197 t en 1979 à 2,585 t en 1990 (Abé et al., 2002).
En Côte d’Ivoire, le besoin en protéine de poisson est de plus en plus croissant du
fait de la population grandissante (Coulibaly, 2010) et de leur habitude alimentaire.
Le poisson est la première source de protéines animales du consommateur
ivoirien. La consommation nationale de poisson estimée entre 240 000 et 260 000
tonnes/an pour une production locale moyenne de 62 816 tonnes (2000-2007). Le
gouvernement ivoirien en quête de sécurité
alimentaire a depuis tout le temps accordé une place de choix à la production
halieutique. Si la pêche industrielle est plus importante en mer, dans le système
lagunaire et sur le littoral se développent la pêche artisanale et aussi l’aquaculture.
L’objectif général de cette étude est de contribuer à l’étude des facteurs de réduction
du stock de poissons dans les eaux saumâtres de Côte d’Ivoire. De façon spécifique,
il s’agira de déterminer les concentrations en Eléments Traces Métalliques (Cu, Cr,
Ni et Cd) dans les branchies et de mettre en évidence les altérations tissulaires
observées chez C. nigrodigitatus à travers des études histopathologiques.
2. Matériel et méthodes
2.1. Présentation de la zone d’étude
Le complexe lagunaire Aby (figure 2) est situé en Afrique de l’Ouest, sur la côte du
Golfe de Guinée entre les longitudes Est 2°51’ et 3°21’ d’une part et les latitudes
Nord 5°05’ et 5°22’ d’autre part. Ce complexe rassemble les lagunes Aby, Tendo
et Ehy. La lagune Tendo est un plan d’eau de 22 km de long et de 1,5 à 3,5 km de
large. Elle occupe une position médiane et forme un bassin de 45 km2.
340
2.2. Dosage des ETM
Les spécimens de C. nigrodigitatus de taille juvénile ont été collectées auprès des
pêcheurs locaux le jour de la capture. Les campagnes de prélèvements ont été
effectuées au cours des différentes saisons lagunaires. Les analyses ont été réalisées
à l’aide d’un Spectromètre d’Absorption Atomique (SAA) à flamme (acétylène-air)
de marque Perkin Elmer (AAnalyst 200) muni d’une lampe de Deutérium pour la
correction des interférences spectrales liées à des absorptions non spécifiques. Le
protocole utilisé est celui de Henry et al. (2004).
2.3. Analyses histopathologiques
Les seconds arcs branchiaux prélevés sur des spécimens vivants de C. nigrodigitatus
ont été dans le Bouin alcoolique AFA (Alcool Formolé Acétique). Les blocs de
paraffine ont subi des traitements immunohistochimique et histologique selon le
protocole utilisé par le Laboratoire de Diagnostic Vétérinaire de l’Oregon State
University (OSU) pour analyses.
3. Résultats et discussion
3.1. Résultats
Les concentrations moyennes les plus élevées dans les branchies de C. nigrodigitatus
ont été obtenues avec le chrome (7,36 ± 1,95 μg/g) et le nickel (6,26 ± 3,23 μg/g)
(Tableau I).
Tableau xx : Concentrations en ETM dans les branchies de Chrysichthys nigrodigitatus
341
L’étude histologique met en évidence les effets plus prononcés des polluants,
avec un impact très net au niveau de l’épithélium des lamelles secondaires, zone
privilégiée des échanges gazeux (figures 1 et 2).
Figure 2 : Prolifération des cellules
à chlorures et fusion de lamelles
secondaires voisines × 40
Figure 1 : Desquamation de l’épithélium
× 100
3.2. Discussion
Il s’est avéré que les poissons sont des vecteurs de contamination aux métaux lourds
chez l’homme de sorte que certaines espèces servent aujourd’hui de matériels
biologiques à l’évaluation de la pollution des eaux par les métaux lourds. De
nombreuses études ont été menées sur la pollution des eaux saumâtres ivoiriennes
par les métaux chez différentes espèces aquatiques (Claon, 2004 ; Métongo et
Gbocho, 2007; Koné et al., 2008). En effet, les organismes marins en particulier
les poissons sont capables grâce au métabolisme d’accumuler des polluants dans
certains de leurs organes.
La disponibilité des métaux dans la lagune Aby serait liée, du moins en partie, à une
activité agricole basée sur l’usage abusif de fertilisants agricoles et de pesticides. En
effet, les sels de cuivre sont utilisés dans la composition de nombreux insecticides
et fongicides.
Les lésions histopathologiques les plus fréquemment décrites comprennent des
altérations de l’épithélium branchial (détachement, nécrose, hyperplasie,
hypertrophie, rupture), le renflement ou la fusion des lamelles branchiales,
l’hypersécrétion et la prolifération de mucocytes et les modifications des cellules à
chlorure. L’hyperplasie dans certaines situations, représente des adaptations afin
de protéger les tissus sous-jacents de l’organisme de toutes formes d’irritation.
L’épaississement et la fusion de l’épithélium.
Nos résultats histopathologiques exposés précédemment conduisent aux mêmes
résultats. Cependant, Evans (1987) évoquent le fait que ces pathologies branchiales
sont symptomatiques d’effets toxiques communs à une large variété de polluants
aquatiques. Cette idée a été reprise et approfondie statistiquement par Mallatt (1985).
En effet, ces changements peuvent aussi être dus à l’exposition à différents types
de polluants, comme l’endosulfan (Nowak, 1992), le cadmium (Reid et McDonald,
1988), le cuivre (De Boeck al., 2001) et le nickel (Palanisamy et al., 2011).
342
Cette absence de spécificité pourrait s’expliquer par le fait qu’il s’agit d’une réaction
physiologique stéréotypée des ouïes face à un stress. Le système lagunaire Aby est
le siège d’activités anthropiques qui pourraient être responsables de l’augmentation
des niveaux de contamination des eaux et des poissons par divers polluants. Ainsi,
les modifications pourraient être également induites par une prolifération d’algues
toxiques dans le milieu comme l’ont montré les travaux de Seu-Anoï et al. (2011).
Ces auteurs ont identifiés près de 179 taxons de phytoplancton dont les Diatomées
(33,5%), les Chlorophyceae (31,8%), les Cyanobacteria (17,8%) et les
Euglenophyceae (15,1%). Nombreuses sont ses algues qui produisent des toxines
dont les effets pourraient provoquer des lésions cellulaires du foie et des lamelles
secondaires des branchies (Brusle, 1995).
4. Conclusion
La grande sensibilité de l’espèce Chrysichthys nigrodigitatus aux polluants, telle
qu’elle a été montrée dans cette étude est probablement responsable du déclin
rapporté depuis plusieurs années.
Références bibliographiques
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Seu-Anoï N. M., Ouattara A., Koné Y. J.-M. & Gourène G., 2011. Seasonal distribution of phytoplankton
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Remerciements
Ce travail de recherche a été financé par l’Agence Universitaire de la Francophonie
(AUF) à travers son Programme “Horizons-Francophones”.
344
Élaboration de carte des risques liés aux cours d’eau
en périmètre urbain de la ville de Meknès
S. IDRISSI1 ; F. LAKHILI1 ; A. BOURAK1 ; F. BEN JELLOUN1 ; A. CHAOUNI2 ; M. A. LAHRACH.1
1 Département d’environnement. Faculté des sciences et techniques, Fès. [email protected]
2 Faculté poly-disciplinaire de Taza
Introduction générale
L’extension progressive des périmètres urbains, le développement urbain et
l’urbanisation des zones à risques ont contribués à l’augmentation progressive de
l’intensité des risques naturels, industriels et technologiques. Dans les périmètes
urbains, les risques liés aux cours d’eau veut causer des dommages importants
ou paralyser partiellement ou en totalité le déroulement normal de l’activité de la
population urbaine. D’ou la nécessité de mener des études pour cartographier les
zones à hauts risques et identifier les zones sensibles et en tenir compte dans les
plans d’aménagement urbain.
Le cas de la ville de Meknès pose une problématique fondamentale à propos
des risques d’inondation et de pollution des eaux liés esssentielement à l’oued
Boufekrane ..
L’objectif de ce travail est la cartographie des aléas inondations, et pollution des
eaux du cours d’eau afin de réaliser la carte du risque global dans la zone urbaine
de la ville de Meknès.
Les objectifs essentiels de ce travail visent trois aspects :
• présenter la méthodologie de travail qui consiste à la combinaison des différents
aléas selon la formule : Risque =Vulnérabilité*Aléa ;
• présenter comme cas d’étude, la zone urbaine de la ville de Meknès qui est
menacée par des risques liés aux cours d’eau ;
• offrir à la société et l’administration un document cartographique fiable et utile
qui permettra de connaître l’extension des différents aléas étudiés et le zonage du
danger lié à l’aléa à l’échelle des tronçons fluviaux.
Présentation de la zone d’étude
La ville de Meknès est située dans la partie septentrionale du Maroc (fig.1), ses
coordonnées géographiques sont : Longitude: 5°33 ; Latitude: 33°52. Elle est
située à une altitude de 500m, sur le plateau de Saiss, entre le moyen Atlas au Sud
et les collines prérifaines au Nord. Elle est traversée par l’oued Boufekrane, affluent
de l’Oued Sebou qui sépare l’ancienne médina de la ville nouvelle.
345
Figure. 1 : Situation géographique de la ville de Meknès
Délimitation du bassin versant de l’oued Boufekrane
L’oued Boufekrane prend sa source à l’ouest d’El Hajeb, dans le causse MoyenAtlasique, à 750 m d’altitude. Il a pour origine d’une part les sources de Äin Maârouf
situées au Sud Est de la ville de Boufekrane à une trentaine de kilomètres de la ville
de Meknès, d’autre part celles d’Agourai formant l’émissaire de l’oued Rha. L’Oued
Boufekrane prend d’abord le nom d’Ain Maârouf, ensuite celui de Boufekrane à 10
km de la source, et enfin celui de R’dom après sa confluence avec l’oued Ouislane
(fig.2).
Figure 2 : carte de délimitation du bassin versant de l’oued Boufekrane
346
La topographie de la zone d’étude
La topographie de la zone d’étude est caractérisée par des pentes de l’ordre de
700m au Sud et de 500m au Nord de la ville de Meknès (fig.3).
Figure 3 : Carte hypsométrique de la ville de Meknès
347
Système de traitement des eaux résiduaires
d’industries pétrolières
YOBOUET Y. A., BRITON G.H., ADOUBY K. et YAO B.
Laboratoire de Procédés Industriels de Synthèse et d’Energie Nouvelle; Département de Formation et de Recherche
de Génie Chimique et Agroalimentaire; Institut national Polytechnique Félix Houphouët-Boigny BP 1093 Yamoussoukro,
Côte d’Ivoire
Les rejets industriels, sans traitement préalable, sont des sources de pollution
sans précédent de l’environnement. C’est le cas des industries pétrolières, dont les
systèmes de traitement, souvent vétustes, n’arrivent plus à traiter efficacement les
effluents. Le raffinage du pétrole est un long processus au cours duquel d’importantes
quantités d’eau sont utilisées. Les eaux, issues des différents proccess, sont
chargées de polluants organiques et minéraux.
L’élimination d’un polluant se fait par un traitement spécifique à ce polluant. C’est le
cas du stripage au cours duquel les ions ammoniums et les sulfures sont éliminés
et non les phénols.
Cette étude porte sur les effluents aqueux de la Société Ivoirienne de Raffinage
(SIR) et consiste à la mise en place d’un système basé sur quatre méthodes de
traitement de ces eaux.
Ce système permet d’obtenir des taux d’abattement de l’ordre de 96,91% pour la
DCO, 94,75% pour les sulfures et 93,07% pour les phénols.
Mots clés : Rejets industriels, Polluants organiques, Sulfures, Phénols, DCO, Boue
activée, Charbon actif, Sable.
348
Enlèvement de cations métallique en milieu aqueux par des
ressources naturelles : cas de la sciure de bois de Triplochiton
Scléroxylon
KOFFI Akissi L. C.1; ADOUBY K.1 ; YAO B1; BOA D.2
1 Laboratoire de Procédés Industriels, de Synthèse, de l’Environnement et des Energies Nouvelles, Institut National
Polytechnique Houphouët-Boigny, BP 1313 Yamoussoukro, Côte d’Ivoire.
2 Laboratoire de Thermodynamique et de Physico-chimie du Milieu, Université Nanguy Abrogoua, (UFR-STA) ,
02BP801Abidjan01, Côte d’Ivoire
Résumé
Les procédés mise en œuvre dans les installations conventionnelles de traitement
des effluents liquides sont généralement coûteux et consistent en des méthodes
mécaniques, biologiques, ou physico-chimiques, tels que l’adsorption, la précipitation,
l’électrolyse, l’échange d’ions, la coagulation ou les procèdes d’oxydation.
Parallèlement aux procédés traditionnels de dépollution des eaux ou des effluents
contenant des cations métalliques, d’autres méthodes plus performantes permettant
d’atteindre de très faibles concentrations résiduelles se sont développées. Parmi
celles-ci, l’utilisation des ressources naturelles permet de réduire efficacement les
teneurs de cations métalliques en phase aqueuse.
Cette étude porte sur l’enlèvement des cations métalliques (Pb2+, Cd2+ et Cu2+)
par la sciure de bois de Triplochiton Scléroxylon en régime continu. Le tracé des
courbes de percés et l’utilisation du modèle de Thomas montrent qu’en solution
monométallique l’affinité de la sciure pour des métaux est de: Pb2+ ˃˃ Cd2+ ˃
Cu2+ avec des capacités d’adsorption 20,34 ; 9,79 et 6,25mg.g-1 respectivement.
En mélange ternaire l’affinité devient Pb2+ ˃ Cu2+ ˃ Cd2+ avec des capacités
d’adsorption qui sont respectivement 7,06; 3,96 et 3,01mg.g-1.
La colonne a été régénérée en utilisant 0,2M de CaCl2 après l’adsorption. Quatre
cycles successifs d’adsorption-désorption ont été étudiés et montrent qu’il n’y a pas
de baisse significative de la capacité de la sciure. La complexation et l’échange
d’ions sont les principaux mécanismes impliqués dans le processus de sorption des
cations métalliques.
Mots clés : Sciure de bois, cations métalliques, sorption, réacteur continu, modèle
de Thomas
349
Removal of algae and nutrients from greywater using high rate
algal pond system
H. Derabe Maobe, M. Onodera, M. Takahashi, H. Satoh, T. Fukazawa
Division of Environmental Engineering, Faculty of Engineering, Hokkaido University, N19 W13 Kita-ku, Sapporo,
Hokkaido, 060-8628 JAPAN
Email addresses : [email protected]; [email protected]
Telephone / Fax : +81 011 706 6277
Keywords : HRAP; nutrients removal; suspended solids; SRT control; algae
recirculation; greywater
Introduction
In Sahelian countries, where water scarcity is severe and the issue of greywater
management become more and more important, the high rate algal pond
(HRAP) technology could support the public health and environmental conditions
improvement. Additionally, reclaimed water and nutrients from the greywater
treatment could be reused in agriculture.
To meet the regulations governing the nutrients requirements of the treated
wastewater discharge, improving the nutrient removal of HRAP is becoming ever
more necessary. Regarding the wastewater treatment, Aslan and Kapdan, (2006)
established an average removal efficiency of 72 % for nitrogen and 28 % for
phosphorus. In this study, by using different solid retention time and applying algae
recirculation, we assess the algal and nutrients removal in three different types of
reactors (HRAP, batch and continuous reactors) treating greywater. Furthermore,
the different reuse opportunities of the effluent in a sahelian environment were
identified.
Materials and methods
All experiments were carried out on a laboratory scale of different reactors systems
and synthetic greywater was used throughout the experiments. Temperature was
continuously maintained at 30±2 ºC and mixing of reactors water was provided by
mixers. Irradiance in the HRAP, sequencing batch reactors (SBRs) and continuous
flow reactors (CFRs) was supplied by LED lamps. The light period was 12h light–
12h dark cycle and the LED lamps gave photosynthetic photon of 430-550 µmol m-2
s-1 on the surface of the pond.
350
The HRAP system had similar configuration as the pilot plant operated by Park
et al. (2011) as shown in Figure 1. The effects of the algae recirculation and the
SRT control were investigated. With an HRT of 8 days, synthetic greywater was
fed into the photosynthetic reactor. The algal settling pond (ASP) allowed algae
sedimentation and produced the final effluent.
The three SBRs which simulated HRAP with algae recirculation were operated
at a HRT of 10 days and SRT of 20 days. During one day cycle, the time period
of reaction (feeding, mixing), settling and discharging (and idle) were 17.5, 6 and
0.5 hours respectively. In the three other CFRs which simulated HRAP without
algae recirculation, experiments were carried out using same HRT and SRT of 20
days. These replications were run to make sure of the selection mechanism of the
settleable algae in HRAP.
Analysis of physico-chemical parameters was conducted in samples of influent
tanks, all reactors and corresponding effluents tanks.
Figure 1 : Experimental set up of HRAP
Figure 2 : Reactors set up of the high rate
algal pond. (a). Sequencing batch reactor; (b).
Continuous flow reactor
Results and discussion
Suspended solids
The algal biomass concentration in the HRAP, and ASP effluent was estimated
as total suspended solids (TSS). Table 1 and 2 showed TSS concentrations and
removal efficiencies in HRAP, SBRs, CFRs and their effluents.
In the HRAP, when the SRT was increased, greater growth rate of algae was observed
and the algal concentration increased. In the effluent, shorter SRT enhanced TSS
removal efficiency whereas algae concentration increased when long SRT was
operated. These results showed that for a short SRT of 10 days, more settleable
algae were formed in the reactor and were easily settled in the sedimentation tank
(ASP), allowing better TSS removal efficiency.
Table 1 : TSS concentrations and removal efficiencies in the HRAP by controlling the SRT
SRT 10 days
SRT 15 days
SRT 20 days
HRAP (mg/L)
103
159
162
Effluent (mg/L)
13
40
37
351
% TSS removal
87
75
77
In the SBRs where short HRT of 8 days was operated, algal concentration was
greater than in CFRs due to the high loading rate of nutrients (Table 2). During 6
hours sedimentation, the settleable algae was selected in the SBRs and the algae
removal efficiency was higher than in CFRs where the mixture was continuously
discharged.
Table 2 : TSS concentrations and removal efficiencies in batch and continuous rectors
Mixed liquor (mg/L) E
ffluent (mg/L)
% TSS removal
SBR
103 ±20
15 ±10
77 ±15
CFR
78 ±26
47 ±19
30 ±19
Nutrients
The shorter SRT applied to the system produced an effluent with a relatively lower
ammonium concentration (Table 3). Consequently, it resulted in a higher T-N removal
as NH4-N was the main nitrogen component of the influent.
Table 3 : Nitrogen concentrations with SRT in the HRAP
SRT
(days)
10
15
20
T-N (mg/ L)
Influent E ffluent I
10.33 1
.25
10.10 4
.22
10.31
4.72
NH4-N (mg/ L) N
nfluent Effluent I
6.37 0
.11
6.61 1
.21
6.60
3.60
O2-N (mg/ L)
nfluent Effluent I
0.74
0.00 0
0.32
0.40 0
0.07
0.04
NO3-N
nfluent
.81
.04
0.05
Effluent
0.12
0.32
0.32
Table 4 : Nitrogen concentrations in SBRs and CFRs
Reactors T-N (mg/ L)
NH4-N (mg/ L) N
O2-N (mg/ L) N
O3-N
Influent E
ffluent
Influent E
ffluent
Influent E ffluent Influent E ffluent
SBRs
12.02±1.52 5.38±1.28 7.54±0.75 3.43±1.02 0.15
0.02
0.10
0.64±0.37
CFRs
6.85±1.53
4.15±0.38
0.05
0.73±0.38
In comparison to SBRs, less NH4-N uptake occurred in CFRs (Table 4). The
operation of short HRT and the effect of sedimentation used in SBRs resulted in a
higher concentration of algal biomass (Table 2) and thus promoted nitrogen removal
by assimilation into algal biomass.
In all the reactors (Table 3 and 4), nitrification was not the major process responsible
for nitrogen removal (the low nitrate concentration in effluents). In the reactors,
nutrients were assimilated by algal biomass and the sedimentation process that
occurred in the ASP and SBRs allowed also suspended nitrogen removal by
sedimentation process. Since mean values of pH in reactors were less than 8.5,
ammonia volatilization through the pond surface might be limited through the pond
surface (Pano and Middlebrooks, 1982).
Like nitrogen removal, similar pattern of phosphorus removal was observed
considering the SRT control. As shown in Table 5, PO4-P was better removed from
the system when short SRT was applied. The improvement of removal efficiencies
caused by the SRT control showed in Tables 3 and 5 was due to a luxuriant growth
of algae and small decomposition of the algae.
352
Table 5 : Phosphorus concentrations with SRT in HRAP
SRT
T-P (mg/ L)
PO4-P (mg/ L)
(days) Influent E ffluent Influent Effluent
10
5.3
2.94
5.18
2.91
15 3
.32
3.3
20
4.79
4.75
The percentage of phosphorus removal in CFRs and SBRs did not present significant
differences as shown in Table 6. However SBRs showed higher phosphorus uptake
rate than CFRs. Inside SBRs phosphorus assimilation depended on algal biomass
and the algal growth rate in these reactors was affected by nutrients loading because
both reactors were operated same SRT, but different HRT.
In all reactors, P might have been removed through assimilation/sedimentation.
Because the greywater influent didn’t contain cations (Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+
…) inorganic phosphate and ammoniacal-N might not be removed in SBRs by
precipitation and adsorption to pond sludge (Nurdogan and Oswald,1995)
Table 6 : Phosphorus concentrations in SBRs and CFRs
Reactors T -P (mg/ L)
PO4-P (mg/ L)
Influent E
ffluent
Influent
Effluent
SBRs
5.01±0.4
3.68±0.47 4.25±0.46 3.85±0.67
CFRs
4.36±0.12
4.06±0.17
Conclusions
- Operation of long solid retention time of 20 days in HRAP increased the algal
concentration in the reactor where as the operation of short SRT of 10 days
supported higher algal removal
- In SBRs, settleable algae were selected, allowing greater algal removal than in
CFRs which means that the algae recirculation was effective.
- NH4-N and PO4-P were better removed when short SRT was operated and good
removal efficiencies were found in SBRs
- The effluent with high nutrients concentration might be used for irrigation purpose,
whereas, the one with lower nutrients concentrations could be discharged in
reservoirs to prevent eutrophication.
- By controlling the SRT, the HRAP showed both abilities.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the funding given by SATREPS (Science
and Technology Research Partnership for Sustainable Development), JST (Japan
Science and Technology Agency) and JICA (Japan International Cooperation
Agency).
353
References
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354
Impact of linear alkylbenzene sulphonate on soybean and its
nodule bacteria
N. HIJIKATA*, T. ABE*, K. USHIJIMA*, N. FUNAMIZU*
*Graduated school of Engineering, Hokkaido University, kita13-nishi 8, Kita-ku, Sapporo-shi, Hokkaido 060-628, Japan
Contact: [email protected] (N. Hijikata)
1. Introduction
Water demand is increasing with the rise in population and growing urbanization.
Reduction in its non-potable uses or good wastewater treatment facilities must be
considered. Centralized treatment facilities are hard to implement in developing
countries due to their high investment, operating and maintenance costs, and their
high consumption of potable water used for conveying the wastes to the centralized
systems. In this regard, an Onsite Wastewater Differentiable Treatment System
(Lopez et al., 2002) and an Ecological Sanitation system (Müllegger et al., 2010) was
proposed as an alternative treatment in order to overcome these problems. In these
systems, wastewater from a household is fractioned into feces, urine and gray water
to reuse as compost, fertilizer solution and irrigation water, respectively. Therefore,
appropriate technologies for the treatment of these three types of wastewater must
be investigated.
One of key technology of these decentralized systems is gray water treatment facility,
especially in arid and semi-arid zone where is suffered from water scarcity. Various
on-site gray water treatment systems have been developed to reuse the water for
agricultural irrigation (WHO et al., 2006; Morel and Diener, 2006). In this regards,
criteria of the irrigation quality from a view of plant and soil ecosystem should be
set up. It has been reported that surfactant contained in household detergent had
negative impact for plant (Mortensen et al., 2001; Garland et al, 2004). Besides, we
observed that highest risk in household detergent was laundry detergent and major
toxic factor was linear alkylbenzene sulphonate (LAS) (Hijikata et al., 2011).
LAS, which has been widely used in the world (Cirelli et al., 2008), has been input
with sewage-sludge compost in agricultural field in Europe and proposed a cutoff value based on PNEC concentration for plants and soil fauna as 5 mg / kg
soil (Jenesen et al., 2001). However, cut-off value about water quality itself has
not been set up, so far. Considered to small on-site gray water treatment system,
incompletely-treated surfactants would be continuously applied in agricultural field
with irrigation and plants and soil microorganisms are potentially exposed to the
surfactants. Furthermore, impact of the surfactant on symbiotic microorganisms,
355
which promote plant growth in low input agriculture such as nodule microorganisms
and mycorrhizal fungi, has not been researched. Therefore, growth and nitrogen
dynamics of soybean (Glycine max), model plant of the symbiosis, with LAS was
observed in the present study to evaluate impact of LAS on the symbiosis and to set
criteria of irrigation quality for the on-site treatment system.
2. Materials and Methods
2-1. Pot experiment
The pot experiment was conducted in greenhouse located in Hokkaido University
from July to August (6 Weeks) in 2012. Two-compartment pot system was used
in the present study. In the pot system, a plastic-pot (12.4 cm diameter, 10.2 cm
height), which bottom was covered by 150 µm nylon mesh to prevent root expansion,
was duplicated in a wagnel pot (1/10000a size). River sand (< 2 mm), small gravel
particle (< 2 mm), field soil (-N, P, K soil for 80 years) were mixed at the ratio of 5:3:2
as soil mixture. 700 mL (840 g) of the soil mixture was filled in a two-compartment
pot system without any chemical fertilizer. 5 number of germinated soybean (Glycine
max) were seeded in the pot and two plant were remained in a pot after 10 days. 0
(blank), 0.02, 0.06, 0.2, and 0.6 g/L of LAS were used and compared in the present
study. 4 pots were prepared for one LAS water (n=4). 50-100 mL of the irrigation
water was approximately applied in one pot every days.
2-2. chemical analysis
Leaf, stem and root part was separately sampled and measured dry weight
after freeze drying. Total nitrogen in each part was measured by C/N analyzer
(Sumigraph, sumika system, Japan). Total nitrogen in soil was also measured by
the same method. In the case of LAS concentration in soil, 10 g of Soil sample
after cultivation was extracted with 30 mL of 80% ethanol by 10 min shaking and 10
min sonication. Then, supernatant was collected after centrifugation. This extraction
step was repeated twice. The collected elution was filtered with 1.0 mm grassfilter,
then ethanol was evaporated by rotary-evaporator at 40°C. The concentrated
sample liquid was diluted to 200 mL with pure water. The diluted liquid was loaded
to conditioned solid phase extraction cartridge (Bond Elution, PPL, 500mg). And
then, LAS was eluted with 10 mL of 100% ethanol after washing the cartridge with
pure water. LAS in the eluant was detected by LC/MS (Waters system).
3. Results and Discussion
3-1. dry weight and total nitrogen of legume
Dry weight of total legume (sum of leaf, stem and root) in blank, 0.02, 0.06, 0.2 and
0.6 mg/L LAS were 5.2±0.7, 5.8±0.7, 5.3±0.2, 4.7±0.3 and 0.8±0.4, respectively
356
(Fig. 1A). 0.6 mg/L of LAS treatment had significant inhibition for legume growth.
Dry weight of leaf, stem and root part had similar tendency. Total nitrogen in total
legume also had similar tendency with the dry weight and the values were 86±14,
94±13, 88±4, 82±7 and 21±9 mg/pot, respectively (Fig. 1B). Total nitrogen uptake
in 0.6 mg/L of LAS treatment was significantly lower. On the other hand, nitrogen in
leaf in 0.2 and 0.6 mg/L of LAS were significantly lower than that of the other and the
value were 47±1, 44±4, 42±1, 37±2 and 10±4, respectively.
Figure 1 : dry weight (A) and total nitrogen (B) in legume after 42 days cultivation with LAS
Nodule number (n/pot)
3-2. infection of nodule bacteria and its nitrogen fixation
To know infection capacity of nodule bacteria, nodule number on root was measured
in the present study. The number was 118-160 in blank, 0.02, 0.06 and 0.2 g/L of
LAS treatment and there was no significant difference except 0.6 g/L treatment (Fig.
2). This result indicated that nodule bacteria have been able to infect on soybean
root in 0.2 g/L LAS treatment.
200
Figure 2 Nodule number on soybean root
It has been known that the nodule number was not corresponded with nitrogen
fixation capacity. Therefore, apparent nitrogen fixation amount was calculated from
nitrogen mass balance, which was deference of total nitrogen before cultivation
and after cultivation. Nitrogen balance of each treatment was 22, 30, 23, -25 and
-79 mg/pot, respectively (Table 1). This result indicated that nitrogen fixation was
observed in blank, 0.02 and 0.06 of LAS. And approximately 25-30% of legume
nitrogen was supplied from nitrogen fixation bacteria in the three treatments. In the
case of 0.2 and 0.6 g/L LAS treatment, the nitrogen mass balance was minas value
and nitrogen in soil was drastically decreased from before cultivation. This indicated
that high concentration of LAS promoted nitrogen loss from soil.
357
It has been known that the nodule number was not corresponded with nitrogen
fixation capacity. Therefore, apparent nitrogen fixation amount was calculated from
nitrogen mass balance, which was deference of total nitrogen before cultivation
and after cultivation. Nitrogen balance of each treatment was 22, 30, 23, -25 and
-79 mg/pot, respectively (Table 1). This result indicated that nitrogen fixation was
observed in blank, 0.02 and 0.06 of LAS. And approximately 25-30% of legume
nitrogen was supplied from nitrogen fixation bacteria in the three treatments. In the
case of 0.2 and 0.6 g/L LAS treatment, the nitrogen mass balance was minas value
and nitrogen in soil was drastically decreased from before cultivation. This indicated
that high concentration of LAS promoted nitrogen loss from soil.
Table 1 nitrogen balance during soybean cultivation
mass of nitrogen (mg per pot)*
Blank 0 .02 0.06 0 .2 0.6
before cultivation
seeds
soil
after cultivation
Plant
Soil
nitrogen balance
38
481
38
481
38
481
38
481
38
481
86
454
94
455
88
82
453 4 12
21
419
22
30
23 - 25
-79
*Mean value of 4 replications
Figure 3 Sum of LAS input and remained in soil after cultivation
3-3. LAS in soil
Sum of dose LAS was calculated with applied irrigation water and remained LAS
in soil after cultivation was measured to consider the LAS dynamics in soil and its
impact for soil microorganisms (Fig. 4A and 4B). In 0.6 g/L treatment, LAS was
remained in soil at 160 mg/kg-soil level. This indicated that about 90% of input LAS
was degraded but 10% of input LAS was remained. In the case of 0.2 g/L treatment,
only several mg/kg-soil was remained in soil.
358
4. Conclusion
From these results, we concluded that legume biomass was inhibited by 0.2-0.6
g/L of LAS in irrigation water but nitrogen in leaf and nitrogen fixation ability was
affected by 0.06-0.2 g/L. This low level of nitrogen might affect soybean yield and
nutrient of its product.
Acknowledgement
This research work was supported by JICA/JST (SATREPS) and JST (CREST).
Reference
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359
Recovery of urea from urine as slow-released fertilizer
R. ITO*, N. FUNAMIZU**
*Water, Decontamination, Ecosystem and Health Laboratory, International Institute for Water and Environmental
Engineering (2iE), 01, BP 594, Ouagadougou, 01, Burkina Faso, E-mail : [email protected]
**Laboratory on Engineering for Sustainable Sanitation, Graduate School of Engineering, Hokkaido University, Kita 13
Nishi 8, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido, 060-8628, Japan
1. Introduction
The conventional nitrogen fertilizers are very big solubility into water, resulting in low
efficiency by flushing out with rain. These phenomena cause the redundant
consumption and nitrification of surface water. So, the controlled release fertilizers
are developing to avoid this problem. Trenkel [1] reports the efficiency of nitrogen
fertilizer was only 25% for tomato and 22% for rice. However, the efficiency of
controlled release fertilizer was 66% for tomato and 79% for rice. To realize the
function, there are two types, coated fertilizer and low solubility materials [2–4].
The coated one is the conventional fertilizers with coated layer. The release rate is
controlled by physical and chemical properties of the coating layer, permeability of
water, size of the particles etc [5–10]. The latter is special materials, like methylene
urea, isobutylidene-diurea, cyclodiurea, guanyl urea and oxamide urea, has low the
solubility and low degradation rate to control the release rate of nitrogen nutritive into
the soil system [11].
The industrial production of ethylene urea is well known as following step reactions
from urea and formaldehyde;
1. Addition reaction under acidic condition
H2N
NH2
H
H
H
N
H2N
+
O
O
O
360
OH
2. Dehydrate condensation and polymerization
H
N
H2N
H
N
H2N
OH
OH
+
O
O
H
N
H2N
H
N
H
N
OH
+ H2O
O
O
H
N
H2N
H
N
OH
O
n
Both reactions are electrophilic addition reaction which catalyzed by proton of
acids resulting in high reaction rate at low pH value. In usual industry, heating
process is applied for accelerate the reaction rates and increase the degree of the
reactions, however the reaction advances under room temperature. The solubility
and biodegradation rate of the methylene urea are controlled by the degree of
polymerization.
We are proposing the production of controlled release fertilizer by a direct formation
process of methylene urea from human urine. The real urine contains many inorganic
salt and unknown organic matters, which are concerned to causes sub-reaction of
undesired compounds. Considering actual reaction system, controlling pH is one
of the easiest processes and recovery ratio should be evaluated for find effective
reaction conditions. The aims of this paper are to prove formation of methylene urea
from human urine with synthetic urine and real urine and to investigate the effect
of the pH and salt concentration on the reaction rate and recovery of urea form
nitrogen. The structure of the production was analyzed by C13-NMR, IR spectrum
and element analysis.
2. Methods
The urine was taken from 4 volunteers then stored at 2 ºC refrigerator. The real urine
was applied to experiment in 1 day. The reaction follows the experiment for different
pH values.
200 ml of urine was taken in a beaker, while the pH is adjusted at 2 with addition of
the 1 mol/L sulfuric acid. The urea concentration in the liquid phase and molecular
structure of the
361
3. Results and discussion
Figure 1 represents the reaction rate in the
urine which pH was adjusted at 2. There
was slight difference between the reaction
rate and urea concentration in liquid
phase in the real and in synthetic urine,
while the precipitates also obtained. The
precipitation form real urine was analyzed
by the means of C13-NMR, IR spectrum
and element analysis to check its quality
as illustrated in Figures 2 and 3. The NMR
chart has other pecks near 60 ppm. This
seems that some functional groups which
don’t contain carbon element combine to
a part of methylene group, however three
bound groups as N-H bound, C=O bound
and C-N bound were also found in the IR
spectrum of precipitates from real urine,
which has no difference in the spectrums
from synthetic urine and from urea
solution. The element analysis shows
the result of the contents, C: 29.61%,
H : 5.85% and N: 30.35%. The nitrogen
content was lower than other precipitates.
It requires to more analysis for other
elements or functional groups, however
the nitrogen content is sufficiency level
[12].
Urea concentration in solution (g/L)
precipitates were analyzed with C13-NMR (ECX-400, JEOL), solid IR spectrum and
elemental analyzer (CHN corderMT-6, YANACO). For the reference, the precipitation
test was carried out with synthetic urine which simulates inorganic salts of urine.
30
pH 2
20
real urine
symthetic urine
10
0
0
50
100
150
Reaction time (hour)
Figure 1 Urea concentration of real urine
Figure 2 NMR spectrum of production from urine
Figure 3 IR spectrum of precipitation from urine
Acknowledgement
This study is supported by Core Research for Evolutional Science and Technology
(CREST) of Japan Science and Technology Agency (JST).
362
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Engineering of Japan 37 (2004), pp. 496–502.
[10] R. Ito and K. Shinohara, Design of multi-layer coated particles with sigmoidal release pattern,
Chemical Engineering Science 60 (2005), pp. 5415–5424.
[11] S. Shoji, Meister: Controlled Release Fertilizer: Properties and Utilization. Konno
Printing, Sendai, (1999), pp. 16 – 20.
[12] Ministry of Agriculture Forestry and Fisheries, Fertilizers Regulation Act. (1950).
363
Mobilité et transfert des éléments chimiques au niveau de la
zone non-saturée du bassin versant élémentaire de Nsimi
(Sud Cameroun)
GBETNKOM Mouliom A.1 ; NDAM Ngoupayou J., R.2 ; NYECK B.2 ;
BOEGLIN J., L.3 ; PRISCIA O.3 ; AUDRY S.3
1 Doctorant à l’Université de Yaoundé I, Cameroun, B.P. 812, Yaoundé-Cameroun, E-mail: [email protected]
2 Enseignant à l’Université de Yaoundé I; Département des Sciences de la Terre, B.P. 812, Yaoundé-Cameroun,
3 Chercheurs ORE/BVET au GET à l’Université Paul Sabatier de Toulouse-France.
Résumé
La présente étude a pour objectifs (1) de suivre la mobilité des paramètres physicochimiques, et (2) de comprendre les mécanismes de ces transferts dans les solutions
de sol de la zone non-saturée les différents compartiments fonctionnels du Bassin
Versant Elémentaire (Fig.1) de Nsimi (60 ha), situé en zone forestière du SudCameroun. Les paramètres pris en compte sont le pH, la conductivité électrique,
les éléments majeurs et en traces (Fe, Al), la silice dissoute et le carbone organique
dissous. Ils ont été prélevés dans les solutions de sol au niveau du versant et dans
la zone marécageuse pendant l’année 2009 (Fig.2).
Légende :
♦͂ = Source (S)
▼= Exutoire (Ex)
●= Point de prélèvement
-- = Layons (L6)
~ = Cours d’eau
Figure 2 : Description de la toposéquence
sur le layon principale L6 du BVE de Nsimi
Figure 1 : Description des points de
prélèvement sur le BVE de Nsimi
(D’après Braun et al., 2005 modifié)
Toutes ces eaux acides, très faiblement minéralisées sont caractérisées par un
déficit anionique élevé causé par la présence remarquée de matière organique
(COD). La silice dissoute est l’élément le plus abondant. Elle représente environ 42%
des Totaux Minéraux Dissous (TDM). Les variations spatio-temporelles montrent
des concentrations relativement élevées en surface qu’en profondeur, et dans la
zone marécageuse par rapport à la limite versant-marécage. Ces variations sont
légèrement élevées pendant la saison des pluies et faibles en saison sèche.
Les bonnes corrélations inter-élémentaires montrent que la composition chimique
364
des eaux dans le sol est due principalement à l’altération chimique à laquelle
s’ajoutent les apports atmosphériques et les cycles biogéniques.
La matière organique représentée ici par le COD provient de la décomposition
de la végétation sous l’influence des microorganismes. La mobilité des éléments
chimiques dans la zone non-saturée est plus importante au niveau du marécage,
à la faveur de la bonne perméabilité du sol et la présence de la matière organique.
La mobilité des éléments chimiques dans les différents compartiments fonctionnels
du bassin montre que, les cations majeurs sont importants au niveau du front
d’altération et dans la zone marécageuse, les anions quant à eux sont élevés dans la
zone non-saturée (Fig.3). Le fer et l’aluminium présentent des teneurs élevées dans
les solutions de sol de la zone non-saturée et la zone marécageuse. Le mécanisme
de transfert est influencé par le climat, la végétation, la morphologie du bassin, la
nature du sol et de la roche mère.
Figure 3 : Histogramme de transferts des matières minérales dissoutes dans les différents
compartiments fonctionnels du BVE de Nsimi (rouge données de cette étude).
Mots Clés : Solution de sol; zone non-saturée; hydrodynamique ; altération ;
matières dissoutes; mécanisme de transfert.
365
Performances comparatives et faisabilité technicoéconomique en conditions sahéliennes du traitement de l’eau
de consommation contaminée à l’arsenic par des techniques
membranaires
AHOULE D. G. M.,
Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
[email protected]
Résumé
L’arsenic est un polluant largement répandu dans le monde. Sa présence, en forte
concentration, dans les eaux souterraines dans des régions où celles-ci sont les
seules sources d’approvisionnement en eau potable pose un grave problème de
santé publique ; comme c’est le cas au Burkina Faso mais aussi au Ghana. Des
études récentes menées dans ces pays ont alerté les pouvoirs publics qui ont été
dans l’obligation de renoncer à un certain nombre de sources d’eau contaminées.
C’est dans ce contexte que ce projet a été initié afin de mettre en œuvre une
technologie efficace et viable, adaptée aux conditions du sud, pour l’élimination de
l’arsenic dans les eaux de consommation humaine.
Ce projet vise dans un premier à déterminer, entre les techniques d’osmose inverse
et de nanofiltration reconnues pour leur efficacité en matière d’élimination de
l’arsenic, la technique la plus performante adaptée aux conditions sahéliennes. Et
dans un second temps, il s’agira d’étudier sa faisabilité technico-économique. Pour
ce faire, l’impact des paramètres liés au procédé ainsi que celui des paramètres
liés à la qualité de l’eau seront étudiés ; le fonctionnement interne des membranes
sera modélisé ; puis une étude du coût de revient du mètre cube d’eau produit sera
menée.
L’analyse du cycle de vie du procédé permettra de réfléchir sur l’impact d’une possible
implantation en conditions réelles. L’exécution de ce projet et la dissémination des
résultats auprès des opérateurs publics et privés du domaine de l’eau permettra
d’accroitre la desserte en eau potable des populations rurales.
Mots clés : Eau de consommation, arsenic, nanofiltration, osmose inverse,
conditions sahéliennes
366
Effets de la réutilisation des eaux usées sur la croissance et le
rendement de la laitue dans la ville de Parakou au Bénin
TOVIHOUDJI P.G.1, AKPONIKPE P. B. I.2, SOKPON N.3
1 Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique de l’Environnement (PSHE), Université de Parakou (UP),
Faculté d’Agronomie (FA), BP 123 Parakou (Bénin), Email : [email protected] ;
2 Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique de l’Environnement (PSHE), Université de Parakou (UP),
Faculté d’Agronomie (FA), BP 123 Parakou (Bénin)
3 Laboratoire d’Etudes et Recherches Forestières (LERF), Université de Parakou (UP) ; Faculté
d’Agronomie (FA), BP 123 Parakou (Bénin)
Contexte
Le maraichage revêt une importance stratégique dans la zone subsaharienne. Les
objectifs de maximisation des rendements nécessitent le recours à l’irrigation, or
l’eau est une ressource qui devient de plus en plus rare dans cette région. Par contre,
les eaux d’origine non conventionnelles telles que les eaux usées épurées ou non
sont disponibles en quantités importantes; leur valorisation pour l’intensification du
maraichage pourrait constituer une bonne alternative. Cette pratique très ancienne
(Arnold et Stevan, 1977) s’intensifie avec l’augmentation de la population et les effets
des changements climatiques. En effet, les avantages de la réutilisation d’eaux usées
sont principalement d’ordre économique pour les producteurs, car plusieurs études
montrent une augmentation des rendements (Gaye et Niang, 2002; Fonseca et al.,
2007; Akponikpè et al., 2011) et des coûts de productions diminués en épargnant
des fertilisants.. Ces avantages agronomiques et économiques sont souvent mis
en avant pour en justifier l’usage, mais des risques sanitaires et environnementaux
sont à craindre. L’objectif de la présente étude est d’évaluer l’effet des eaux usées
sur les comportements végétatif et productif de la laitue dans la ville de Parakou au
nord Bénin
Matériel et méthodes
L’étude a été menée à la station d’épuration des eaux usées de Parakou, une ville de
la zone soudanienne au nord du Bénin. Les essais ont été réalisés en Blocs Aléatoires
Complets avec deux facteurs : i) facteur « type d’eau» avec trois modalités : Eau
de puits (EDP), Eau usée municipale brute (EUM) et Eau usée traitée par lagunage
naturel (EUE) et ii) le facteur « fertilisation » avec deux modalités: fertilisation (+F) et
sans fertilisation (-F). En effet, les eaux usées municipales constituent un mélange
d’eaux pluviales et d’eaux usées de ménage alors que les eaux usées traitées sont
les eaux issues des toilettes du marché central Arzèkè ayant subies un traitement
par lagunage. Les données telles que la hauteur, le nombre de feuilles, l’indice
foliaire et le rendement ont été prises.
367
Résultats et discussion
Apport des eaux d’irrigation en éléments fertilisants
Les EUE et EUM couvrent largement les besoins de la laitue en éléments minéraux
azotés (6 et 3,5 fois des besoins respectivement pour les EUE et EUM) alors que
la couverture en phosphore et potassium par les EUE est assurée à 93 et 50 %
respectivement (Tableau 1). L’irrigation avec EUM apporte à la laitue 38 et 84
% des besoins de la culture respectivement en phosphore et potassium (Tableau
1). En général, les apports des EUE et EUM en azote dépassent largement les
besoins de la laitue. L’eau de puits (EDP) prise comme témoin se trouve chargée
en éléments nutritifs majeurs (80, 18 et 34% des besoins de la laitue en N, P et
K respectivement). Ceci peut s’expliquer par la proximité des puits aux planches
de culture et des pratiques des maraîchers (nettoyage des légumes, rinçage des
contenants de fumier et des outils de travail).
Tableau 1 : Apport des eaux d’irrigation en éléments nutritifs et besoins théoriques de la laitue
en N, P, K
Eléments
N
P2O5
K2O
Apport en fertilisants en Kg/ha
EUE
EUM
EDP
504
112 4
60
282 6
6
101
* Besoins théoriques (kg/ha)
4
22
41
80
120
120
EDP : Eau de Puits ; EUM : Eau Usée Municipale ; EUE: Eau Usée Epurée. * Sou et al., (2008)
Effet des traitements sur la croissance des plants
La hauteur moyenne des plants montre des différences hautement significatives
(P<0.05) à partir du 14ème jour après repiquage. Les traitements avec les eaux
usées épurées (EUE-F et EUE+F) donnent les plus forts accroissements de taille
suivis des traitements EUB+F et EP+F (Figure 1a). En effet. La combinaison des
engrais minéraux aux eaux d’irrigation a permis d’accroître significativement la
hauteur finale des plants de 8,17 et 6,44 cm respectivement pour les EDP et EUM
(P<0,001) (Figure 1a). Pour les EUE, l’ajout d’engrais n’a montré aucune différence
significative avec le témoin non fertilisé pour la hauteur.
Le nombre total de feuilles par plant et l’indice foliaire montrent des différences
hautement significatives (P<0.05) à partir du 14ème jour après repiquage pour les
deux facteurs étudiés. A la fin de l’essai, les valeurs élevées sont obtenues avec les
traitements EUE-F, EUE+F et EUM+F pour le nombre de feuilles et l’indice foliaire
(Figure 1b et c). Le nombre total de feuilles de laitue par plant a atteint 17; 12 et 12
respectivement pour les EUE, EUM et EDP (Figure 1b), et 0,88; 0,41 et 0,41 cm²/
cm² respectivement pour l’indice foliaire (Figure 1c). La combinaison des engrais
minéraux aux eaux d’irrigation a permis d’accroître significativement à la fin de
368
l’essai le nombre de feuilles par plant et l’indice foliaire par rapport aux témoins non
fertilisés. L’effet bénéfique des eaux d’irrigation sur les paramètres de croissance
est dû à la disponibilité en quantité importante d’éléments minéraux, surtout
l’azote, l’élément essentiel pour la plante qui stimule sa croissance végétative. Une
contribution supplémentaire à cette fertilisation pourrait être liée à l’existence d’azote
sous sa forme organique dans les eaux usées brutes et une biomasse bactérienne
et algale dans les eaux usées épurées.
Figure 1 : a) Evolution de la hauteur, b) du nombre moyen de feuilles et c) de l’indice foliaire en
fonction du stade d’observation
JAR : Jour Après Repiquage, EUM-F: Eau Usée Municipale sans fertilisation, EUM+F : Eau Usée Municipale avec fertilisation,
EUE-F : Eau Usée Epurée sans fertilisation, EUE+F : Eau Usée Epurée avec fertilisation, EDP-F : Eau de Puits sans fertilisation,
EDP+F : Eau de Puits avec fertilisation
Effets des traitements sur le rendement
A la fin de l’essai, la production globale de la laitue a enregistré un rendement frais
deux fois plus élevé pour les EUE (6,35 t/ha) que pour les EUM (2,60 t/ha) et les EDP
(2,38 t/ha) (Tableau 2). L’ajout de fertilisants aux eaux a permis une augmentation
du rendement frais de l’ordre de 68,97 ; 136,54 et 112,60% respectivement pour les
EUE, EUM et EDP par rapport aux témoins non fertilisés.
Les résultats de cette étude montrent un effet bénéfique de l’apport des eaux usées
traitées sur le rendement par rapport aux autres sources d’eau. L’utilisation des
369
EUE a engendré une augmentation significative du rendement par rapport à EDP,
due à la disponibilité en quantité importante d’éléments minéraux pour la plante,
surtout l’azote, qui stimule sa croissance végétative et, par conséquent, augmente
sa production. Cette amélioration du rendement a été également rapportée par
plusieurs auteurs (Gaye et Niang, 2002; Akponikpè et al., 2011).
Tableau 2 : Rendements en feuilles de laitue obtenus durant la campagne de culture
Fertilisation I
Sans fertilisation
Avec fertilisation
rrigation
Rendement frais (t/ha)
EDP
EUM
EUE
EDP
EUM
EUE
2,38a ± 0,58*
2,60a ± 0,75
6,35b ± 0,61
5,06b ± 1,14
6,15b ± 0,70
10,73c ± 0,36
EDP : Eau de Puits ; EUM : Eau Usée Urbaine ; EUE: Eau Usée Epurée ; *Ecart-type ; Les
moyennes suivies de la même lettre ne sont pas significativement différentes à 95% d’intervalle
de confiance avec le test de Student Newman – Keuls.
Conclusion
L’examen des résultats a montré que l’irrigation avec les eaux usées conduit à
une amélioration significative de certains paramètres agronomiques tels que la
croissance et le rendement compte tenu de leur richesse en éléments fertilisants et
en matière organique.
En somme, en se basant sur les besoins nutritifs des cultures, on peut dire que les
eaux usées peuvent constituer une alternative à la fertilisation minérale (fertigation)
en cultures maraîchères.
Mots clés : Eaux usées, croissance, rendement, zone soudanienne
Références bibliographiques
Akponikpè, P.B.I., Wima, K., Yacouba, H., Mermoud, A., 2011. Reuse of domestic wastewater treated
in macrophyte ponds to irrigate tomato and eggplant in semi-arid West-Africa: Benefits and risks.
Agricultural Water Management 98 : 834-840.
Arnold, J.D. et Stevan J., 1997. Manuel de microbiologie de l’environnement. Organisation Mondiale
de la Santé, Genève, p.1996, 1997.
da Fonseca, A.F., Herpin, U., De Paula, A.M., Victoria, R.L. et Melfi, A.J., 2007. Agricultural use of
treated sewage effluents: Agronomic and environmental implications and perspectives for Brazil.
Scientia Agricola, 64 (2): 194-209.
Gaye M. et Niang S., 2002. Epuration extensive des eaux usées pour leur réutilisation dans l’agriculture
urbaine : des technologies appropriées en zone sahélienne pour la lutte contre la pauvreté. Etudes et
recherches 225 -226-227, ENDA Dakar, p. 17-19-20-213-214-216-223.
370
Gestion des ressources en eau et risques pathologiques dans
l’arrondissement de Djègbadji
Auteur : SALOU BACHIROU Z.
Co-auteur : VISSIN E.W
Adresse de l’auteur : Etudiant au Centre inter facultaire de recherche en Environnement pour le
développement Durable. (CIFRED/UAC). Abomey Calavi. Bénin.
Adresse du Co-auteur : Docteur en hydro climatologie et gestion de l’environnement. Laboratoire Pierre
Pagney.( FLASH/ UAC). Université d’Abomey calavi.
E-mail : [email protected] - [email protected]
Résumé
Djègbadji traduit en langue française veut dire « Site de production du sel ».Cadre
de notre étude il est situé à la côte Béninoise entre 6°17’54’’et 6°20’ 48’’ de latitude
Nord et 1°58’ 36’’ et 2° 7’ 39’’ de longitude Est. C’est une zone humide avec des
potentialités naturelles en eau dont la lagune Djèssin, les marres et les nappes
alluviales. Sa population au recensement de 2002 est de 4170 habitants.
La présente étude intitulée « Gestion des ressources en eau et risques pathologiques
dans l’arrondissement de Djègbadji » vise à connaître les impacts des modes de
gestion actuelles des ressources en eau sur la santé.
Pour y parvenir, nous avons mené des enquêtes de terrain au sein des cibles
identifiées. Dans le but de comprendre le degré de pollution, des prélèvements d’eau
de puits et de Borne Fontaine ont été effectués et soumis aux analyses physicochimiques et bactériologiques dans le laboratoire de la Direction Général de l’eau.
Les résultats sont présentés dans les tableaux suivants :
Tableau 1 : Synthèse des résultats d’analyse physico chimique
Paramètres
Djondji
Dégoué
Normes
pH
8,62
6,88
6,5 <8,5
-
Température
24,3
23,8
-
-
930
30
-
-
Couleur (UCV)
26
0
15
Conductivité
1421
35
-
Turbidité
5
0
5
Normes OMS
Nationales
(°C)
Alcalinité
(mg/l)
15
5
(FTU)
(-) : pas de norme
Source : OMS 1986, Directive de la qualité pour l’eau de boisson
Décret N° 2001-094 du 20 Février 2001 fixant les normes de qualité de l’eau potable en République du Bénin.
Analyse physico chimique au laboratoire de la DG eau, Septembre 2010.
371
Tableau 2 : Synthèse des résultats d’analyse bactériologique
Types de m icro Normes OMS N
organismes
Coliformes
ormes
Puits
de BF de Dégoué
nationales
Djondji
0
0
220/100 0
/100
0
0
160/100 ml 0
/100 ml
0
0
30/100 ml 0
/100 ml
0
0
30/100 ml
totaux à 37 °C
Coliformes
fécaux à 44° C
Streptocoques
fécaux
Streptocoques
0/100 ml
totaux
Source : OMS 1986, Directive de la qualité pour l’eau de boisson
Décret N° 2001-094 du 20 Février 2001 fixant les normes de qualité de l’eau potable en République du Bénin.
Résultat d’analyse bactériologique au laboratoire de la DG eau, Septembre 2010.
Les résultats des différentes analyses montrent que les eaux de puits sont polluées
du point de vue bactériologique. La présence des coliformes totaux et fécaux révèle
une contamination fécale des eaux.
Le paysage épidémiologique se caractérise par le paludisme, les affections
diarrhéiques, les dermatoses et les infections uro-génitales.
Les enquêtes et observations de terrain ont révélé que le puits, les forages, les
mares sont les principales sources d’approvisionnement en eau.
Photo 1 : L’un des puits utilisé par la population du village Djègbadji
Source : Cliché SALOU BACHIROU Zoulkifl Août 2010
La mauvaise gestion des ordures, l’absence de latrine, ou celles construites en
bordure de la lagune ainsi que les produits utilisés pour le traitement de l’eau
contribuent à la pollution de celle-ci.
372
Photo 2 : Femme s’apprêtant à faire la
lessive au bord de la lagune
Photo 3 : Latrine construit en bordure de la
lagune.
L’eau de boisson est traité avec différents produits que sont crés yl (39%), pétrole
(32%) ; eau de javel ( 4%) ou est filtrée (25%) avant consommation.
Il est urgent de mener des actions d’IEC/CCC notamment sur l’hygiène,
l’assainissement et les modes de traitement de l’eau. Ces actions doivent tenir
compte des spécificités et réalités du milieu.
Mots clés : Bénin, Djègbadji, Risques pathologiques, Santé, Population
373
Contamination de l’eau à l’arsenic, quelles conséquences
sanitaires et sociales pour la population au Nord du Burkina ?
GUEYE Awa¹ ² ³
1 Université Gaston Berger,
2 Université Montpellier 2,
3 Fondation 2iE (accueil)
Contact: [email protected]
Adresse : Fondation 2ie, 01 BP 594 Ouagadougou 01 - Burkina Faso
Introduction
La qualité de l’eau est un paramètre important qui touche à tous les aspects du bienêtre des écosystèmes et de l’homme tels que la santé d’une communauté, les denrées
alimentaires à produire, les activités économiques, et la biodiversité. Par conséquent,
elle a une influence sur la détermination des niveaux de pauvreté, de richesse et
d’éducation de l’homme. Mais à cause des activités anthropiques qui ne cessent de
s’étendre, et qui souvent surexploitent et polluent les ressources en eau, la rareté et
la qualité de l’eau sont devenues de grands sujets d’inquiétude au niveau mondial et
particulièrement, lorsqu’elles font face à une contamination chimique comme c’est le
cas avec l’Arsenic.
En effet, les métaux lourds et les métalloïdes sont une source importante de pollution
des cours d’eau (Culioli et al., 2008). Le nombre de pays où l’on a relevé d’importantes
concentrations d’arsenic dans les eaux de surface ou les eaux souterraines destinées
à la consommation humaine n’a cessé d’augmenter depuis le début du vingtième
siècle et dépasse de nos jours les soixante-dix (Ravenscroft et al., 2009), cent millions
de personnes dans le monde consommeraient une eau trop riche en arsenic (Charlet
et al, 2011). Ce qui entraine de graves conséquences sanitaires et sociales pour
les populations exposées. Sa présence dans l’eau au Bangladesh a conduit au «
plus grand empoisonnement de l’histoire de l’humanité », selon l’OMS, un quart de
la mortalité totale enregistrée dans ce pays est liés à l’arsenic. Cette situation attira
l’attention de la communauté internationale et va ouvrir la voie à un premier congrès
international qui se déroulera en 1995 en Inde.
Les conclusions et recommandations de ce congrès vont attirer l’attention des
associations internationales, des médias du monde entiers et de la communauté
scientifique sur cette problématique (Manlius et al, 2009).
En Afrique, bien que l’on ait relevé entre 1947 et 1992 dans des eaux de surface
polluées par les effluents de mines d’or de la région d’Obuasi, province Ashanti, dans
le sud du Ghana, jusqu’à 350 μg/l d’arsenic (Smedley, 1996), très peu d’études ont
pu montrer un lien de cause à effet entre l’origine minière de l’arsenic hydrique et
les pathologies locales (Kumi-Boateng, 2007). On constata uniquement que l’arsenic
contenu dans l’eau potable favorisait chez les habitants une ulcération de la peau
374
causée par une bactérie, Mycobacterium ulcerans (Duker et al. 2006). Jusqu’en
2005, aucune région d’Afrique présentant des eaux souterraines surchargées en
arsenic n’avait été identifiée, et aucun problème de santé en relation avec l’eau
souterraine n’y avait été décelé (Ortiz-Escobar et al, 2006). Cela s’explique par le
fait que, comparativement aux autres continents, très peu d’études portant sur les
concentrations en arsenic dans les eaux extraites d’aquifères de milieux cristallins
ont été réalisées en Afrique ; or, ce sont surtout les milieux cristallins, naturellement
riches en arsenic, qui enrichissent les eaux souterraines en cet élément (Smedley et
al. 2007).
Au plan local, des études au Burkina Faso indiquent un lien entre les fortes
concentrations en arsenic et la présence de l’or dans les roches volcano-sédimentaires
du nord (Smedley et al. 2007). Elles soulignent également que la concentration élevée
en arsenic se retrouve dans les eaux souterraines de forages profonds (60m de
profondeur). Bonnemaison, (2005) soutient que plupart des eaux potables arséniées
à l’origine des problèmes sanitaires sont des eaux souterraines extraites par forage.
Au Burkina Faso l’impact sanitaire des eaux arséniées devient de plus en plus sujet
de préoccupation et se traduit par des conséquences sociales suite à la fermeture de
nombreux forages, principaux sources d’approvisionnement en eau.
Problématique
Au Burkina Faso, trois villages bâtis sur des minéraux volcano-sédimentaires riches
en sulfures a, pour la première fois en Afrique, mis en évidence un cas d’intoxication
de populations avec pathologies associées par une eau potable riche en arsenic (As)
captée sur des aquifères (Smedley et al. 2007). La contamination de l’eau à l’As est
devenue une réalité dans de nombreux villages au Nord du Burkina. Une campagne
de prélèvement et d’analyse des eaux de forages dans la région a révélé que plusieurs
forages de la province du Yatenga ont des concentrations d’arsenic supérieures à 50
micros grammes par litre1 dépassant la norme de l’Organisation mondiale de la santé
(OMS), qui est de 10 microgrammes par litre depuis 2003.
Au Burkina Faso, particulièrement au Nord, l’exploitation artisanale de l’or est présente
sur une bonne partie du territoire et mobilise une part importante de la main d’oeuvre.
Cette activité minière réclame de grandes quantités d’eau, or l’eau est rare au Burkina
comme dans tous les pays sahéliens. Les exploitants doivent forer profondément le
sol pour alimenter leurs mines et l’utilisation de puits profonds contribue à augmenter
la concentration de l’As dans l’eau comme ce fut le cas au Bangladesh (Millot et al,
2011). La contamination des différents points d’eau altère la santé des populations et
entraine des perturbations sur le plan social.
En effet, l’As présent dans l’eau de consommation est généralement très bio disponible
et donc facilement absorbé par voie digestive chez les personnes exposées.
Parallèlement à ces impacts sanitaires dus à la contamination de l’eau par l’As dans
le Nord, il existe un réel déséquilibre entre les besoins et la disponibilité en eau,
375
la fermeture des forages combinée aux caractéristiques climatiques du milieu ont
accentué la vulnérabilité des populations face à la pénurie d’eau. A cet effet l’indice
de pauvreté en eau (IPE) est utilisé afin d’illustrer le degré selon lequel la rareté de
l’eau influe sur les populations. Il permet d’établir une mesure interdisciplinaire qui
lie le bien être du ménage avec la disponibilité de l’eau (Lawrence et al, 2003). Face
au nombreux défis que le Burkina Faso doit relever afin d’atteindre les Objectifs du
Millénaire pour le Développement à savoir réduire de moitié le nombre de personnes
sans accès à une eau saine d’ici 2015 et à l’enjeu de la santé des populations
particulièrement en milieu rural, cette thématique de recherche permettra de
déterminer les différents interactions entre la qualité de l’eau et le bien être sanitaire et
économique des ménages les plus pauvres. Ainsi devant l’acuité de la problématique
de la présence de l’arsenic dans les ressources en eau nous nous interrogeons sur
les conséquences immédiates et à long terme de la dégradation du niveau de santé
des populations ainsi que des conséquences sociales en rapport avec la pollution de
l’eau. Ces interrogations s’articulent autour de ces différents points :
- Quels sont les enjeux sanitaires et socio-économiques de la présence de l’As dans
l’eau ?
- Face à la pollution de l’eau par l’As, quelle attitude des populations et quelles
conséquences sociales et sanitaires autour des fermetures de forages ?
- Voilà autant d’interrogations autour desquelles s’articule toute la problématique de
notre travail de recherche et qui nous serviront de fil conducteur afin de mieux pousser
notre réflexion sur l’impact de la présence de l’arsenic dans l’eau.
Notre étude devra permettre une meilleure identification des risques sanitaires et
sociaux à travers la qualité et la disponibilité de l’eau. Ainsi elle se propose d’analyser
les différentes relations entre la ressource (eau), l’usage (activités), et leur impact
(santé, pauvreté).
Objectifs
Cette étude a pour objectif principal de mesurer et d’interpréter un éventail de
paramètres
épidémiologiques et sociaux afin de mieux évaluer l’impact de la présence d’As dans
l’eau au Nord du Burkina. Des objectifs spécifiques sont également définis dans le
cadre de cette étude il s’agit de :
- Mesurer le niveau d’exposition de la population à l’As à travers les différents usages
de l’eau.
- Identifier les facteurs de risques individuels de l’exposition à l’As (âge, sexe, niveau
d’éducation, origine ethnique, temps de résidence dans le village,)
- Caractériser la zone d’étude au niveau environnemental (cartographie des mesures
d’As)
- Décrire les changements (perception, pratiques et attitudes, état de santé perçu…)
autour de la fermeture et ou de l’équipement par des filtres des forages concernés
Hypothèses.
Le postulat émit pour cette étude est que la pollution de l’eau à l’arsenic entraine une
dégradation de la qualité de vie des populations par l’apparition de maladies et par
376
une menace de la disponibilité en eau pour les différents usagers. De cette hypothèse
principale découle des hypothèses secondaires sur lesquelles portent toute notre
réflexion, elles se posent comme suit :
- La qualité de l’eau est l’un des facteurs déterminants de la santé des populations au
Nord Burkina.
- Les usages de l’eau permettent de déterminer les différents niveaux d’exposition à
l’As en plus des caractéristiques individuelles.
Matériels et méthodes
Choix du site
L’étude porte sur le Nord du Burkina et de manière spécifique sur les villages de la
communauté rurale d’Oula, localité, reconnue par une forte activité minière avec peu
de ressources en eau. C’est un site privilégié pour mesurer l’impact sanitaire et social
d’un phénomène environnemental.
Population
La population étudiée est celle de l’ensemble des villages de la communauté rurale
(recensement 2006) par sexe, par âge et par activités.
- Indicateurs
Les différents indicateurs retenus sont les indicateurs environnementaux qui
concernent principalement le degré de pollution des ressources en eau à l’arsenic.
Ensuite les indicateurs socio-économiques basés sur la nature de leurs activités
professionnelles. Enfin les indicateurs sanitaires utilisés sont la fréquence des
maladies liées à l’arsenic et relatives aux différentes classes d’âges, sexe et activités
professionnelles.
Collecte de données
Elle porte sur les différents questionnaires dont les principaux titres sont : Les enquêtes
sociodémographiques, celles sur les différents usages de l’eau, les enquêtes sur la
perception du risque et de l’état de santé.
A cela s’ajoute les guides d’entretien de type semi structurés qui nous permettront
de recueillir des informations auprès des différents acteurs qui interviennent dans les
villages spécifiquement sur les secteurs de l’eau et du développement durable afin de
savoir si leurs actions sont concertées et ce qu’elles pourraient engendrer en terme
d’enjeux ou de conflits dans le long terme.
Résultats attendus
- Identification des différentes pathologies liées à la contamination de l’eau par l’As
selon l’âge, le sexe, et l’activité professionnelle
- Niveau d’exposition à la contamination de l’As selon les différents usages de l’eau
- Identification des différentes conséquences sociales liées à la fermeture des forages
377
Endemie bilharzienne à la vallee du kou : caractérisation du
système de transmission et impact socio-économique
KPODA W. Noëllie1- 2*, SORGHO Herman3, PODA Jean-Noël3, OUEDRAOGO Jean Bosco3,
KABRE B. Gustave1
1 Université de Ouagadougou, ;
2 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et l’Environnement (Fondation 2iE),
3 Institut de Recherche en Sciences de la Santé (IRSS)
* Personne-contact : KPODA W. Noëllie
01 BP 594 Ouagadougou 01, Tél: (226) 76 66 42 55, Email : or [email protected]
Introduction
Les schistosomiases sont sans doute l’une des maladies hydriques à qui profitent
le plus les modifications environnementales et comportementales induites par la
mobilisation des ressources en eau superficielle dans les pays sahéliens comme le
Burkina Faso. Des études ont établit l’existence des schistosomiases humaines à
la vallée du Kou., l’un des plus anciens hydro aménagement du pays. Cependant,
le rôle des comportements de la population dans le schéma de transmission de
cette pathologie et son impact socioéconomique dans cette vallée sont peu connus.
C’est pour répondre à ces questions que cette étude a été entreprise. Elle avait pour
objectifs de recenser les activités qui exposaient le plus la population de la Vallée à
l’infection bilharzienne, et contribuer à l’amélioration des connaissances disponibles
sur les conséquences de cette pathologie.
Méthodologie
L’étude s’est déroulée en saison sèche froide à la Vallée du Kou, située dans le
domaine Sud Soudanien du Burkina Faso. Elle a adoptée la stratégie de l’observation
directe pour l’examen des rapports Hôtes-Parasites. L’étude des conséquences
socioéconomiques de la parasitose à consister d’abord à l’identification de sujets
effectivement porteurs du parasite par un dépistage systématique de la population
par la méthode Kato-Katz (Katz et al. 1972). Ces derniers ont ensuite été soumis à un
questionnaire. Les données ont été analysées sur le logiciel Epi Infos 6.04.
Résultats et discussion
Ce travail a révélé, six activités présentant des risques d’infection pour les résidents
de la Vallée avec un facteur risque accru pour la riziculture, les activités domestiques
et la baignade. Au regard de ces activités les femmes et les jeunes semblent être
les groupes les plus exposés à l’infection. Cette pathologie induit d’importantes
378
pertes économiques en fonction des catégories socioprofessionnelles des personnes
infectées.
Conclusion
Des efforts devraient être orienté vers des études contacts Hôtes-Parasite couvrant
toute l’année afin d’établir une liste exhaustive des activités à risque, les périodes
de transmission potentielle, les groupes à haut risque d’infection dans les foyers
bilharziens.
Mots clés : Irrigation, schistosomiases, transmission, socio économie ; Vallée du
Kou
379
Evaluation de l’impact de la pollution liée aux fuites de pétrole
sur le pipeline Tchad-Cameroun, dans la région de Kribi
(Océan Atlantique)
DJACBOU D.S1-2., NGUIFFO.S2
1 Université de Yaoundé I-Cameroun ;
2 Centre pour l’Environnement et le Développement (CED-Cameroun) ;
Email : [email protected] ;
Background
L’exploitation et l’exportation du pétrole tchadien depuis 09ans à travers un oléoduc
d’environ 1000 km qui s’achève par une Station de Réduction de Pression (SRP) à
Kribi et un Terminal Flottant de Stockage et de Déchargement (TFSD) dans les eaux
côtières, est l’une des plus importantes activités humaines en mer au Cameroun, mais
elles représentent également la forme la plus dangereuse des pollutions marines. Du
déversement de 2007 à celui de 2010 au large des côtes de Kribi, ces dernières
décennies ont été le théâtre d’un nombre important de déversements accidentels
produits pétroliers en mer. Ces déversements contribuent largement à affecter les
écosystèmes marins et côtiers mais sont également susceptibles de présenter des
risques pour la santé humaine.
Objectifs
L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de la pollution liée aux fuites de pétrole
sur les populations riveraines.
Matériel et Méthodes
Site de l’étude
L’étude s’est déroulée à Yaoundé et dans la côte Sud de la ville de Kribi. Cette
dernière s’étend de l’embouchure du Nyong au fleuve Ntem. A partir de Kribi, 8 axes
d’enquêtes privilégiés ont été identifiés compte tenu de leur proximité avec la côte et
ou avec le tracé du pipeline pour les besoins d’enquêtes : Ebome, Bidou, Bwambe,
Lobe, Luma, Mbeka’a, Grand-Batanga et Mboamanga.
Méthodes
Pour réaliser ce travail, la revue documentaire et de la collecte des données nous ont
servi. La phase de collecte des données, a fait recours à certaines méthodes de la
MARPP, notamment : l’entretien semi-structuré, les focus groups et le questionnaire
individuel auprès du Comité de Suivi et de Pilotage du Pipeline (CPSP) et des
380
populations côtière de Kribi. Les fiches d’enquêtes préconçues, ont étaient les outils
utilisés pour les entretiens.
Résultats
Les résultats ont révélé que les déversements de pétrole surviennent de façon régulière
dans la région et ont un impact négatif sur l’activité des populations riveraines.
- Connaissance des risques liés au déversement et canal d’information
De toutes les personnes interrogées, 77,5% en moyenne disent connaitre les risques
liés au déversement accidentel d’hydrocarbure, 32,3% affirme avoir pris connaissance
par les médias, 17,7 par des causeries éducatives, 14,5% par des séminaires
organisés à la chefferie (Fig.1). Sur ceux affirmant les connaitre par séminaire ou
causerie éducative, 95% affirme avoir été organisé par les agents de la COTCO et
5% par des ONG.
Figure 1 : Répartition des enquêtées connaissant les risques liés au déversement du pétrole brut
dans la mer selon le canal d’information.
- Impact de la pollution sur l’activité des populations
Les principaux problèmes auxquels ils sont confrontés depuis l’installation du pipeline
dans la région : 90 % des enquêtés ont déclaré constater une importante diminution
du poisson (rareté du poisson), 70% posent le problème de l’interdiction de pêcher
à volonté (Fig. 2). De plus les populations se plaignent de la qualité de l’eau potable,
de l’eau de baignade. Les agriculteurs sont plus enclins à noter les problèmes de
diminution de la production de leurs récoltes (pourrissement des cultures, séchage
des plants, consommation des plants par les animaux chassé de leur habitat naturel),
abondance des moustiques due aux marres d’eau autour des ROW.
381
Figure 2 : Proportion des enquêtées selon les problèmes posés par les fuites de pétrole sur
l’activité de la pêche.
- Impact de la pollution sur la santé des populations riveraines
L’étude menée dans les centres de santé de la zone d’étude a montré que le
paludisme et les maladies diarrhéiques sont les plus répandus. Et l’on observe une
augmentation de ces maladies au cours des années. Les figures ci-après présentent
les statistiques de pathologie enregistrée entre 2006-2012 (Fig. 3) et 2003-2012 (Fig.
4) dans les villages LUMA et Grand-Batanga. Et (Fig. 5) et 2003-2012 Fig.6) dans les
villages MAKOURI et MBOAMANGA.
Figure 3 : Statistiques des maladies enregistrées à
la case de santé de LUMA
Figure 4 : Statistiques des maladies enregistrées à
la case de santé de Grand-Batanga
Figure 5 : Statistiques des maladies enregistrées à
la case de santé de MAKOURE
Figure 6 : Statistiques des maladies enregistrées à
la case de santé de MBOAMANGA
382
Discussion
L’analyse des données révèlent que les déversements réguliers de pétrole qui
surviennent dans la région ont un impact négatif sur l’activité des populations riveraines
(Fig.2). Plusieurs hypothèses peuvent expliquer ces impacts. Lorsque le pétrole est
déversé dans l’eau, un film se forment qui empêche la réoxygénation naturelle de l’eau
et compromet le pouvoir autoépurant du milieu, tuant ainsi non seulement une quantité
de poissons et oiseaux marins, mais détruisant également la flore marine, base de
la chaîne alimentaire (Prior, 2001). Les canaux conçus et utilisés par la compagnie
pétrolière pour transporter le pétrole ont certainement des répercussions sur les cours
d’eau naturels et la qualité de l’eau, entraînant la destruction des cultures, des zones
de pêches, et la pollution de l’alimentation en eau potable (Anonyme, 2005). En
effet, cette théorie, permet d’expliquer l’impact observé. De même, les opérations de
dégazage du terminal, les émanations toxiques, l’émission de gaz torchés, contribuent
également à ces impacts. Cependant, il est difficile de s’appuyer uniquement sur
ces hypothèses car une étude menée par Häseli, (2003) a montré que 80% de la
pollution marine proviendrait des activités terrestres. D’une part, on peut penser que
le système de sécurité sur le pipeline n’est pas performant ou plutôt est défaillant.
Tout se passerait comme si le personnel, ou le service responsable de la surveillance,
n’ajusterait pas leurs comportements de protection ou de suivi au niveau du risque
perçu (Anonyme, 2007). Cette pollution par le pétrole serrait également à l’origine des
conditions de santé et de sécurité précaires observées dans la zone d’étude avec une
augmentation du paludisme, des maladies infectieuses et diarrhéiques (fig 3-6). Une
étude menée par Alo et al. (2011) à noter qu’une exposition à long terme et à faible
dose peut également être dommageable pour la santé des populations telles que le
cancer du foie et du rein, les troubles du système nerveux central, une neuropathie
périphérique, la leucémie.
Conclusion
Dans le cadre des situations accidentelles amenant au déversement de pétrole
brut lourd en mer, les populations riveraines sont inéluctablement exposées non
seulement à une quantité non négligeable de substances toxiques, mais aussi à une
pollution (atmosphérique, sonore, marine) grave ayant un impact sur leur santé, leurs
activités, sur la biodiversité et l’appauvrissement de divers écosystèmes.
Bibliographie
1- Alo (C.), Dallongeville (A.), Mahamoud (Y.A.), Vin (B.), (2011). Evaluation des risques chroniques lies
à l’exposition aux polluants chimiques des primo-intervenants lors de la collecte de pétrole brut lourd
déversé en mer avec ou sans l’utilisation de dispersants. Ecole des Hautes Etudes en Santé Publique,
Rapport, 104p.
2- Anonyme, (2007). Les en dix exclamations. Brest, Paris, 1p.
3- Anonyme, (2005). LE PÉTROLE : Guide de l’énergie et du développement à l’intention des journalistes.
Revenue Watch, Open Society Institute. New York, 171p.
4- Häseli, (P.), (2003). Reducing Accidental Oil Spills in the International Tanker Shipping Industry: The
balance between the International Regulatory Framework and Competition. Tr815 International Shipping.
Molde University College, Norway, 8p.
5- Prior (A.), (2001). La pollution accidentelle par les hydrocarbures. Mémoire de Master, Nantes, 79p.
383
Different sources of groundwater pollution in Senegal
DIAW Moctar, MALL Ibrahima, FAYE Serigne and GAYE Cheikh Becaye
Geology Department, Faculty of Sciences and Techniques, University Cheikh Anta Diop (UCAD) - Dakar,
PO Box 5005, Senegal Tel : (221) 33 824 78 05/Fax : (221) 33 824 63 18
Email : [email protected]; [email protected] ; [email protected]; [email protected]
Abstract
Water resource is the indispensable factor for sustainable development of all socioeconomic sectors in Senegal. Like many part of the world, statute of water resources
data shows an abundance of fresh water in the country. They also show a very inequality
in the distribution and access to clean water. This study (1) examines the availability of
groundwater resources according to their typology and eventually identifies the major
sources of pollution that is responsible of the degradation of the water quality and the
decrease of water resources quantity; (2) identifies the strategies of water resource
management considered as a fundamental issue. A successful politic of rational and
sustainable management of water resources must be referred on their qualities, their
availability, expressed needs and changes in water demand which depending of
population growth and socio-economic development.
However, it should be noted that the sources of groundwater pollution identified
are generally natural origin (marine intrusion in costal aquifer, high concentration of
fluoride in deep aquifer…) and anthropogenic origin (nitrate pollution in the urban
aquifer in Dakar city, small scale mining activities in the south east of Senegal …).
The determining factors of these pollutions are climate change, population growth,
economical development, the expansion of agriculture (uses of pesticide in the river
basin of Senegal) and geological formations and position of the aquifers systems. All
these factors generate negative impacts on the quality and type of water resources in
Senegal.
Keywords : Water Resources, typology, factors, pollution, groundwater, management,
Senegal.
384
Effects of human urine as a source of nutrients for maize and
okra crop in peri urban and rural areas of Burkina Faso
D. SANGARE1*, M. SOU1, B. SAWADOGO1, N. HIJIKATA2, A. H. MAIGA1 and N. FUNAMIZU2
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) 01 B.P. 594 Ouagadougou 01,
Burkina Faso, Laboratoire Eau, Dépollution, Ecosystème et Santé (LEDES)
2 Department of Environmental Engineering, Hokkaido University (Kita 13-nishi 8, Kita-ku, Sapporo-shi,
Hokkaido 060-8628, Japan)
* Corresponding author : email : [email protected]
Abstract
Human excreta are valuable source of nutrient to enhance the growth of plant and
are universally available at little to no cost. The aim of project is to make aware the
fertilizer value of human excreta for population. This study was carried out to evaluate
the urine effects on maize and okra compared to control without urine at different
pilots site. All plots were harvested between 90 days after sowing for maize and okra
crop, pods were harvested on a 4-day interval and the total yield obtained through the
summation of such yields. In these trials, unfertilized maize production (1565kg/ha) is
consistently lower than fertilized (3040kg/ha), but recommended commercial fertilizer
(6500kg/ha) outperforms urine fertilizer. It must find urine application rates for a certain
crop, or they can be used to refine more general application rates and also and bring
nutrients from supplements the phosphorus and potassium of composted faece.
1.Introduction
Approximately 2.5 billion people live without improved sanitation, of which almost
1 billion people continue to defecate in the open (WHO and UNICEF, 2012). The
lack of appropriate sanitation related water and hygiene is both a cause and effect
of the vicious poverty cycle in which millions of people are trapped (Abrams, 2001).
Furthermore, appropriate management practices would enhance agricultural
production, providing economic revenues from the sale of produce and securing
food provision to face increasing global food prices. Several technological systems
have developed for against theses disasters ‘sanitation. Thereby, Onsite Wastewater
Differential Treatment System (OWDTS) has emerged which is based for improvement
of traditional OWDT, dry ecological sanitation, recycling of resources, conservation of
water resources, protection and prevention public health risk (Lopez et al., 2002). It is
to collect the waste (liquid and solid), process and develop products and by-products
sanitation, is one of the answers to the double challenge of sanitation and food security
(Esrey et al. 2001, CREPA, 2006). The use of by-products of ecological sanitation in
agriculture may increase agricultural production and eventually reduce vulnerability in
developing countries. The objective of the Améli-EAUR project conducted in peri-urban
(Kamboinsé, Ouagadougou) and rural area (Kolongodjessé and Barkoundounba,
385
Ziniaré) is to capture the attention of pilot families to reuse by-product of ecological
sanitation (greywater, urine and composted faece) in agriculture. The potential of
urine fertilizer sanitized was showed through the okra, maize and millet growth. The
pilot sites in each family were demonstrated the use of urine to household.
2. Material and Methods
2.1. Sanitation Equipment
The collect and treatment installations of urine, greywater and compost were limited
to selected households (two families) in peri-urban (Kamboinsé, Ouagadougou) and
rural areas (six families) (Kolongodjessé and Barkoundounba, Ziniaré). For greywater
treatment the technology of greywater collection system to be connected to the shower
room was selected as it is a simple, innovative system. It can be easy constructed
with a few local materials and more easy to operate and maintain. The urine was
collected and in plastic tank and filled transparent bottle which exposure in the sun for
eliminates pathogens. The compost was obtained from composting toilet (sitting and
scating toilet).
2.2 . Experimental Fields
The cereal growth (maize) was carried out in family 1 (Kolongodjessé) and Family 2
and family 3 (Barkoundounba). In these pilots’ families, we have compared the effect
of urine and no fertilizer (control treatment) on yield of maize and millet. The size of
field site is shown in table.
T0 : without urine; T1 : urine
The vegetable test was conducted in all pilot families. We have shown just the effect of urine on yield
of Okra. We have choice okra is classified as a semi tolerant vegetable crop to soil salinity (Maas and
Hoffman, 1977) and hygienic aspect okra is not raw vegetable so it cook before consume.
2.3. Urine application
The application of urine was done by Bottle after mixing with 50% greywater. The
application of urine on the farm was done in different portions at different development
stages of the plant. For Okra growth, urine were fractioned and applied 3 times at 15,
35 and 42 days after sowing, corresponding to 0.5, 0.5 and 0.3 L per plant. For maize
and millet, urine were fractioned and applied 2 times at 15 and 35 days after sowing
corresponding 0.6 and 0.6L/maize plant and 0.5 and 0.5 L/millet plant respectively.
Plants were watered daily with appropriate amount of water and plots were weeded
twice, three and seven weeks after planting.
386
2.4. Yield crop
All plots were harvested between 90 and 97 days after sowing respectively for maize
and millet. At harvest, all cobs of the inner core of each plot were removed. The length
of ears maize was measured from the base to the ear tip (cm).
For okra crop, pods were harvested on a 4-day interval and the total yield obtained
through the summation of such yields. These yields were compared with different
treatments T0 and T1 and yields for each crop/ha according mineral fertilizers
requirement.
3. Results and Discussion
Figure 1 show the maize yield at Kolongodjessé which was fertilized by urine and
without urine. The yield of the fertilized (T1) is higher than control treatment (T0).
These yields were respectively of 3040 kg/ha and 1565 kg/ha for T1 and T0. These
results were in agreement with those Guzha et al. (2005) with maize. However, both
yields are lower than the recommended treatment mineral fertilizer treatment which
is 6500kg/ha.
Figure 1 : Maize yield (grain and length of ears) in site 1
4. Conclusion
The improvement of living conditions of the population in Burkina Faso was carried
by ensuring better sanitation practices, personal hygiene and food security through
better management of human excrements. The response of maize and okra plant for
urine is very good but it will be better when it add the compost from faeces.
References
Abrams, L. (2001) Water for basic needs. Commissioned by the World Health Organization as input to
the 1st World Water Development Report.
Guzha, E., Naphi T. and Rockstrom, J. (2005) An assessment of the effects of human faeces and urine
on maize production and water productivity. Physics and Chemistry of the Earth, 30, 840-845.
Lopez,Z.M.A., Funamizu, N. and Takakuwa, T. (2002) Onsite wastewater differentiable treatment system:
Modelling approach, Water Sci. Technol. 46 (6-7), 317-324.
WHO and UNICEF (2012) Progress on sanitation and drinking water: 2012 update. WHO/UNICEF Joint
monitoring Program for Water Supply and Sanitation. Geneva: WHO and New York : UNICEF.
387
Effect of the post-treatment Conditions after the composting
process on Inactivation of Escherichia coli
DARIMANI H. S. and RYUSEI I
Fondation 2iE, rue de la Science ,01 BP 594 Ouagadougou 01 - Burkina Faso
E-mail : [email protected], [email protected]
Introduction
In developed Countries like Denmark and many parts of Europe, there has been
increased interest in using composting toilet systems with urine diversions, typically
in eco-villages and in summer cottages with several people wishing to use both
fecal matter and urine as fertilizers in local horticulture and agricultural productions
(Tønner-Klank, et al., 2007). Statistic shows that 2.5 billion people in the world do not
have access to adequate sanitation, almost two fifths of the world’s population (WHO/
UNICEF, 2012). Also around 700,000 children die every year from diarrhea caused
by unsafe water and poor sanitation - that’s almost 2,000 children a day (WaterAid
2012/WHO 2008/The Lancet 2012). The flush toilet is one of the solutions to improve
sanitation, however it requires much amount of water for flushing and good and high
cost water treatment system. Composting of fecal matter can be an alternative solution
especially for rural communities in Africa because it can produce fertilizer from wastes.
Fecal matter sometimes contains pathogen that causes many water-borne diseases
in the world (Singh et al., 2011). Fecal matter contaminates water or food due to
poor sanitary conditions. Some rural households find it difficult to manage fecal
sludge sanitarily. Fecal sludge is usually thrown discriminately in the environment
and subsequently contaminates surface water and groundwater through runoff and
infiltration respectively. Composting of fecal matter should give a motivation to reduce
the disease burden of poor rural communities by installing toilets and by serving as
a useful resource for fertilizer or soil conditioner. Composting is a sludge stabilization
option with low cost and easy operation for poor household economy in low and middle
income countries. It is a well- known and widespread process used for organic solid
waste treatment and pathogens removal (Jimenez and Wang, 2006).
We are performing pilot projects in three villages near Ouagadougou, the capital
city of Burkina Faso. The composting toilet consists of urine diverting system and
composting reactor. The composting reactor has composting matrix with capacity of
water and air, window for ventilation, and rotation system of the reactor to mix the feces
and the matrix. In the system, the biodegradation of organic matter in faces finish in 2
days after final input of feces (lopes et. al., 2004), however high level of E. Coli. still
remains in the compost. This fact shows our composing reactor requires additional
treatment to inactivate the pathogens after the composting process. Vinnerås, et al.
388
(2003) indicated that, inactivation of pathogens can be done at high temperature.
However, they also reported that the use of ash in raising the pH can disinfect feces.
Sanguinetti, et al., 2009 indicated that, apart from low moisture content contributing
to successful inactivation of pathogens high pH (addition of lime) > 12 help in the
inactivation process. Singh et al., 2011 also stated that the addition of pH can aid the
process.
Under normal circumstance most literature Vinnerås, et al., 2003; Koné et al., 2007;
Sanguinetti, et al., 2009; Singh et al., 2011; Kazama and Otaki, 2011; Germer, et
al., 2010; Kazama, et al., 2011; Turner, et al., 2005; Nakagawa, et al., 2005; Otaki,
et al., 2005 ; Tønner-Klank, et al., 2007; and Niwagaba, et al., 2009) reported that
high thermophlic temperatures above 55°C can effectively inactivate pathogens.
Aside temperature, Singh et al., 2011 added that factors such as moisture content,
carbon/nitrogen ratio(C/N), particle size, pH and types and population of indigenous
microflora could affect the inactivation process. However, in the actual environment of
the composting process, high temperatures and high pH are difficult to achieve and
therefore secondary treatment of the compost is highly recommended before applying
onto agricultural soils.
In this research, we used E. coli because it is common indicator for pollution by feces.
The objective of the research is to determine the inactivation rate of E.coli in additional
treatment after composting process such as alkaline addition (high pH), dry up with air
(low moisture content) and solar energy (high temperature).
Methods
Bacterial culture preparation
E. coli was grown in a 10ml Bouillion Nutrifit Nutrient broth and incubated at 37°C for
24 hours. E. coli was added to compost for treatment.
Compost preparation
Compost samples were collected from Kamboise pilot site. Samples were refrigerated
until use. 100g of compost sample were weighed into a 500ml bottle. Nine bottles
were filled with same amounts of compost. Moisture contents were adjusted to 50%,
60% and70% by addition of distilled water.
Inoculation of E. coli to compost
1ml of E. coli strain was inoculated into the bottles of compost samples with respective
moisture contents. Compost with E. coli was mixed properly with a spatula. The initial
concentration added to the compost was 1.89 x 108 CFU/g. It was then repeated for
all nine (9) samples.
Thermal treatment
After inoculation, the compost samples with three moisture contents were incubated
at different temperatures of 37° C, 50°C, and 70°C. In every 2 hours 10g of compost
389
sample was taken from the bottles for analysis. Two to three trails was done to ensure
very good results.
Microbiology
Standard plate count method was used to determine the concentration of E.coli
numbers in CFU/g
Statistical Analysis
The plate count data were converted to log10 values and subjected to analysis of
variance. Data fitting for thermal inactivation of E. coli in compost was done and the
rate coefficient of inactivation, k data determined
Results and discussions
Figure 1 : Typical decrease in concentration of E. coli
Figure 1 shows a typical graph of decrease in concentration of E. coli values at 50°C
and 60%. The experiment is underway and hopeful the relationship between the
parameters measured will be explained.
Conclusion
The experiment has not been conducted and as such no major conclusion can be
made. However, the rate of inactivation in high temperature e.g. 50°C and 70°C might
be faster that of lower temperature like 37°C. Also rate of inactivation with high pH is
likely to be faster than lower pH values.
390
References
Kazama, S. and Otaki, M. (2011) Mechanisms for the Inactivation of Bacteria and Viruses in Sawdust
Used in Composting Toilet. Journal of Water and Environment Technology, 9(1), 53-66.
Kazama, S., Tameike, N., Nakagawa, N., and Otaki, M. (2011) A fate model of pathogenic viruses in a
composting toilet based on coliphage inactivation. Journal of Environmental Sciences, 23(7), 1194-1198.
Koné, D., Cofie, O., Zurbrügg, C., Gallizzi, K., Moser, D., Drescher, S., and Strauss, M. (2007) Helminth
eggs inactivation efficiency by faecal sludge dewatering and co-composting in tropical climates. Water
Research, 41(19), 4397-4402.
Nakagawa, N., Otaki, M., Oe, H., and Ishizaki, K. (2005) Application of microbial risk assessment on
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391
Analyse de la toxicité des eaux grises produites dans les
ménages en milieu péri-urbain et rural
D. MOYENGA*, Y. MAIGA, M. SOU* and A.H. MAIGA*
*Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement, Laboratoire Eau, Dépollution,
Ecosystème et Santé (LEDES) 01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina Faso Tél : (+226) 50 49 28 00
Fax : (+226) 50 49 28 01
Corresponding author : [email protected]
Résumé
L’usage des eaux grises comme source alternative dans le maraichage implique
une connaissance de leurs caractéristiques globales et spécifiques. Ce travail porte
sur la toxicité des eaux grises produites en zone périurbaine et rurale, en se basant
sur l’analyse de leur composition en surfactants, et sur des tests de germination sur
des graines d’une variété de chou Brassica rappa perividus Les premiers résultats
présument une influence variable des différentes catégories des eaux grises sur les
étapes de la germination.
Mots clés : surfactants, eaux grises, test de germination
Introduction
Dans les banlieues des villes subsahariennes, les pratiques maraichères restent
importantes, or, ces zones vivent couramment des pénuries. Dans une telle situation,
la valorisation des eaux grises peut constituer une alternative sérieuse. En effet, la
production des eaux grises au sein des ménages atteint 50 à 80% des eaux usées
domestiques (Prathapar et al, 2006). Mais la question clé est de connaitre leur
composition en pollution globale, et surtout d’estimer la toxicité liée à la présence
d’autres paramètres en l’occurrence les cations et les agents détersifs. Les paramètres
incriminés dans la toxicité ont souvent concernés les cations, principalement le
Sodium (Na+), le Magnésium (Mg2+) le Calcium Ca2+ dont les pics conduisent à
une perturbation du sol et la nutrition des plantes. Le Sodium et le Bore sont fortement
impliqués dans la perturbation de la germination des plantes (Cody, 2009 ; Zahra
and Muhammad 2008). Les effets de salinité (alcalinisation du sol, baisse de la
perméabilité du sol) peuvent être prédits par mesure du Ratio d’Adsorption du sodium
(SAR) (OMS, 2006b ; Abdul-Hameed et al. 2010) .En général, les, les valeurs du
SAR sont comprises entre 2 et 10 dans les eaux grises. Les limites indicatives pour
l’irrigation se situent autour de 9 à 15 (Couture ,2004 ; FAO ,1985).
Par ailleurs, les études menées par Morel et Diener en 2006 ont révélé que les eaux
grises contenaient des charges élevées et variables en substances graisseuses, des
savons, des détergents et autres produits chimiques. Cette composition dépend de la
provenance des effluents (douches, Lessives, Lavabos, Vaisselles,) et de l’influence
392
des savons et détergents utilisés. La concentration des LAS (Linear Alkylbenzo
Sulfonate) trouvées dans les effluents urbains étaient de 1000 à 10 000 µg/L.
Les eaux grises sont connues pour leurs caractéristiques très variables. Les études de
Morel et Diener en 2006 rapportaient des valeurs extrêmes de pH pouvant atteindre
10, en particulier dans les eaux de vaisselles. En moyenne, les DBO5 et DCO valaient
respectivement 300mg/L et 1100mg/L.
Matériels et méthode
Les analyses ont porté sur trois catégories d’eaux grises (Lessive, Vaisselle, Douche)
prélevées dans deux ménages (F1 et F2) dans le village de Kamboinsé(KBS), zone
periurbaine au nord de Ouagadougou. Un autre lot d’échantillons d’eaux grises
provenait de sources en milieu rural.
Les surfactants (LAS) ont été déterminés par méthode spectrophotométrique basée
sur l’absorbance du dérivé Alkylsulfonate-bleu de méthylène (AS-BM) à 654nm
Les mesures in situ ont été effectuées à l’aide du multimètre WTW 340i.et les cations
majeurs analysés par un Spectrophotomètre à flamme de type JENWAY PFP7.
Pour le test de germination, cinquante (50) graines de B. rappa sont exposés à 8mL
d’échantillon contenu dans une boite de Pétri recouvert du fond par une feuille de
filtre de porosité 0,1µm. La préparation est incubée à l’abri de la lumière à 25°C. Le
taux de germination exprimé par le pourcentage des graines germés est déterminé
après 24 heures ; suivie de la mesure des longueurs de racines après cinq jours.
Les traitements témoins sont effectués avec de l’eau plate (eau de robinet) à chaque
essai.
Résultats et conclusion
Les paramètres mesurés in situ (Tableau 1) indiquent une alcalinité certaine des eaux
grises qui avait été mentionnées par les analyses effectuées par Kraf et al, 2009. Les
importants écarts de la conductivité pourraient s’expliquer par la variabilité des ions
et minéraux aussi bien entre les différentes catégories d’eaux grises (Lessive : L ;
Vaisselle : V et Douche : D), mais aussi par la variation des charges lors de chaque
épisode de production au sein d’un ménage.
Min
9,42
25,70
4,84
PH
Température (°C)
Conductivité (µS/cm)
Max
11,84
38,70
1688,00
Tableau 1 : Paramètres in situ obtenue mesurées en matinée (milieu périurbain et rural)
393
Analyse des cations majeurs : la différence de concentration en cations est observée
entre les catégories d’eaux grises. Ce résultat indique surtout le pic de sodium (Na+),
qui atteint une valeur 468,72 mg/L pour l’eau de Lessive. En effet, le sodium intervient
le processus dans la fabrication des savons utilisés dans la production des eaux
grises.
Figure 1 : Concentration des eaux grises en majeurs
Deux constants majeurs se dégagent sur cette Figure 2 : (i) la différence de
concentration en surfactants entre les types d’eaux grises, et surtout des valeurs
élevées au niveau des eaux de Lessive. (ii) le taux de LAS est moindre en milieu rural
(Kologodjessé et Barkoundba ; KLD et BKB ;) et plus importante en zone périurbaine
(KBS). Ces constats marquent la différence d’usage des quantités et variétés des
savons commerciaux, dont découlent l’émission des LAS (Morel et Diener, 2006).
Figure 3 : Résultats de du test de germination
La salinité et la concentration en LAS notés sur les différentes catégories d’eaux grises
pourraient être à l’origine de ces effets. Ces deux paramètres sont régulièrement
incriminés dans la toxicité des eaux grises (Thoumelin, 1995 ; Who 2006b).
394
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395
Hydrogéochimie des eaux du Continental Terminal du plateau
d’Allada et du Quaternaire littoral adjacent (Bénin).
Tiwaladé D. Justine ODELOUI1, Abdoukarim ALASSANE1, Henri S. Vodounon TOTIN2,
Moussa BOUKARI1 and Daouda MAMA1
1 Laboratoired’Hydrologie Appliquée, Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey-Calavi,
Bénin
2 Laboratoire Pierre PAGNEY, Climat, Eau, Ecosystème et Développement, Université d’Abomey-Calavi,
Bénin
Contact information : Tiwaladé Diane Justine
Laboratoire d’Hydrologie Appliquée, Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey-Calavi,
Bénin (04BP925 Cotonou-Bénin; Tél : 0022995340475; Email : [email protected])
Résumé
Une étude qualitative du système aquifère du plateau d’Allada et de la plaine littorale
qui le sépare de l’océan atlantique au sud, a été menée sur un échantillon de 42 stations
de prélèvement. Le but est, d’une part de comprendre le mode de fonctionnement
hydrogéochimique de ce système en identifiant notamment les processus qui peuvent
être à l’origine de la minéralisation de ses eaux, d’autre part d’évaluer l’état actuel de
dégradation de la qualité chimique de celles-ci.
Les paramètres physico-chimiques constitués par le pH, la conductivité, la température,
la salinité et les TDS sont mesurés directement sur le terrain, à l’aide d’un appareil
multiparamètre de marque WTW 34Oi. Il en est de même de l’alcalinité par titrimétrie.
Le dosage au laboratoire des autres paramètres chimiques est réalisé au moyen
de la titrimétrie pour les ions Cl-, Ca2+, Mg2+, d’un spectrophotomètre à absorption
moléculaire de marque HACH-LANGE DR 5000 pour les ions PO43-, NO3-, NH4+,
SO42- et d’un spectrophotomètre à flamme de marque MERCK NOVA 60 pour les ions
Na+ et K+. Le traitement et l’analyse des données sont faits à l’aide du diagramme de
Piper et des diagrammes binaires avec le logiciel Microsoft Excel.
Les résultats montrent que les eaux des nappes du Continental terminal du plateau
d’Allada présentent un faciès à dominante chlorurée calcique avec une minéralisation
faible compris entre 28 et 321 mg/l et un pH acide compris entre 4,02 et 6,56. En ce
qui concerne par contre les eaux des nappes de la plaine littorale au sud du plateau, le
faciès dominant est par contre du type bicarbonaté calcique, avec une minéralisation
forte compris entre 205 et 1083 mg/l et un pH neutre à légèrement basique compris
entre 7,5 et 8,7.
Les mécanismes à l’origine de la minéralisation de l’ensemble de ces nappes identifiés
sont la dissolution des minéraux carbonatés et sulfatés, l’hydrolyse des silicates, le
mélange avec les eaux douces ou salées de surface et le phénomène d’adsorption et
396
d’échange de bases. De façon générale, les teneurs en chlorures sont relativement
plus élevées dans la plaine littorale que sur le plateau respectivement 695 mg/L contre
75,4 mg/L. Elles se montrent, de par leur distribution spatiale dans cette plaine, plus
élevées dans les zones où la nappe phréatique est la plus superficielle et à proximité
de la mer. Des 42 points échantillonnés, seuls trois ont présentés des concentrations
en ions NO3- excédant les normes de l’OMS (50 mg/l).
Au total, les eaux souterraines du plateau d’Allada sont encore de bonne qualité
chimique dans l’ensemble. Celles de la plaine littorale le sont par contre moins.
La qualité chimique de l’ensemble de ces eaux se détériore progressivement.
Par conséquent, si cette situation reste en l’état, c’est la disponibilité de toutes les
ressources en eaux souterraines exploitées pour l’approvisionnement en eau potable
de la ville de Cotonou et sa conurbation (Porto-Novo, Abomey-Calavi et Ouidah
notamment) qui sera compromise à moyen et long terme.
Mots clés : Allada ; Aquifères ; Mio-Plio-Quaternaire ; Hydrogéochimie ; Pollution.
397
Agricultural primary commodity export and environmental
degradation : what consequences for population’s health ?
Alassane DRABO1
1 CERDI - University of Auvergne - France, Tel: +33 (0)6 27 60 49 64. Fax: +33 (0)4 73 17 74 28.
E-mail : [email protected] / [email protected]
Abstract
In the economic literature it is generally found that trade openness affects environment
through various channels. While the mechanisms through which trade is associated
with pollution are largely investigated theoretically and empirically, the role played by
each trade component has not yet received enough attention. This paper attempts
to bridge this gap by examining the consequences of agricultural primary commodity
export on population’s health via physical environment degradation. Using panel data
from 1991 to 2009, and instrumental variables technique, the findings suggest that
agricultural primary commodity export increases agricultural methane and nitrous oxide
emissions as well as water pollution (biological oxygen demand). This environmental
degradation from trade worsens population’s health (infant and child mortality rates,
and life expectancy at birth). These results are robust to different subcomponents of
primary agricultural export, to African sample, and to other environmental variables
considered.
Keywords : Agriculture, primary commodity, trade, environment, health, instrumental
variables technique
JL classification: C3, F18, I1, Q17, Q5.
This paper was made possible with a Young African Professional fellowship at the United Nations Economic
Commission for Africa (UNECA). The author is grateful to Emmanuel Nnadozie, Kasirim Nwuke, Adrian Gauci,
Chrystelle Tsafack Temah, Taro Boel, Oumar Diallo, Angelica E Njuguna, Selamawit Mussie, Tsega Belai, Meron
Assefa, and all the UNECA’s staff members for their helpful contributions. All errors are the author’s responsibility.
398
Métaux lourds dans les produits maraîchers du Bénin : l’eau
d’irrigation, premier facteur mis en cause ?
KOUMOLOU1-3* Luc, EDORH2 A. Patrick, MONTCHO3 Sabine, GNANDI4 Kissao,
BOKO3 Michel
1 Département de Physiologie/Pharmacologie, Faculté des Sciences, Université de Lomé, BP 1515
Lomé, Togo.
2 Département de Biochimie et de Biologie Cellulaire, Université d’Abomey-Calavi, 01 BP 526 Cotonou,
Bénin.
3 Centre Interfacultaire de Formation et de Recherche en Environnement pour le Développement
Durable
Université d’Abomey-Calavi, 03 BP 1463, Jéricho, Cotonou, Bénin.
4 Laboratoire de Gestion, Traitement et Valorisation des Déchets, Département de Géologie, Faculté
des Sciences, Université de Lomé, BP 1515 Lomé, Togo.
* Auteur pour la correspondance : KOUMOLOU Luc, CIFRED, Université d’Abomey-Calavi, 03 BP
1463, Jéricho, Cotonou, Bénin. Tél : 00 (229) 97 16 02 14, E-mail: [email protected]
1 Introduction
Au Bénin, pour la disponibilité d’eau d’irrigation, facteur limitant dans le maraîchage,
plusieurs jardins sont contraints de rester aux abords des marécages, zones
ayant servi ou servant encore au déversement de déchets de toute nature,
source de contamination de l’eau, du sol et voire, des légumes en xénobiotiques
(Mougeot, 2000). Ce travail a d’une part recherché, entre le sol, l’usage ou non des
phytosanitaires, l’aspect rural ou urbain du site et la qualité de l’eau d’irrigation,
lequel est le facteur le plus étroitement lié à la présence des métaux toxiques dans
les produits maraîchers et a d’autre part, fait une évaluation des risques sanitaires
liés à la consommation de légumes contaminés par les métaux toxiques.
2 Matériel et méthode
Des prélèvements composites de 8 espèces de légumes traités ou non avec des
phytosanitaires (Tab 1), d’échantillons d’eau et de sols ont été réalisés dans les
mêmes périodes sur trois grands sites maraîchers du Bénin. Sur deux des sites
situés en plein cœur de Cotonou, Houéyiho (H) et Godomey (G), l’eau d’irrigation
provient de bas-fonds et sur celui d’Aplahoué (A), site rural éloigné d’environ 150 km
de la ville, l’eau vient d’un petit fleuve qui traverse les champs de coton et de cultures
vivrières. Les échantillons ont subi les traitements nécessaires avant le dosage en
plomb (Pb), cadmium (Cd) et en arsenic (As) au spectrophotomètre d’absorption
atomique selon la méthode de Anane et al., 1995) L’évaluation des risques sanitaires
a pris appui sur le Cd dans l’amarante selon la démarche standardisée de Ricoux et
Gasztowit (1995). Les traitements statistiques ont comparé 2 à 2 l’ensemble ou une
partie des résultats à l’aide du test de Student p (T>t) = 0.05.
399
3 Résultats
Les résultats donnés en ppm (mg/kg) et comparés dans des tableaux 1, 2 et 3 sous
forme de moyenne ± écartype et dans les figures 1, 2, 3 et 4 ont mis en évidence les
métaux toxiques dans les eaux d’irrigation, les sols et les légumes traités ou non et
contaminés sur les trois sites avec des rapprochements et différences significatives
observables. Par ailleurs, l’évaluation des risques résumée dans le tableau 4 a
calculé une Dose Journalière d’Exposition (DJE) totale égale à 8.05µg/kg/j contre
une limite de 1µg/kg/j, le quotient de danger (QD) faisant donc 8.05.
4 Discussion
L’analyse des résultats a révélé que les sources multiples de contamination en
polluants toxiques des sols maraîchers et des eaux des bas-fonds et du fleuve
traversant des champs agricoles affectent la qualité sanitaire des légumes cultivés
(Tab 1). La comparaison de la contamination de l’ensemble des légumes, en fonction
du site maraîcher, n’a révélé aucune différence significative (p > 0.05) d’un site à
l’autre (Fig 1). Mais, à part le plomb, les teneurs les plus faibles ont été enregistrées
sur le site rural de Aplahoué (Fig 1). On pourrait penser tout de suite que l’atmosphère
polluée de la ville contamine davantage les légumes. Les résultats ont également
montré que les eaux d’arrosage des légumes et les sols sur lesquels ils sont cultivés
sont contaminés par les métaux toxiques (Tab 2 et Tab 3). En comparant les teneurs
des métaux dans les légumes à celles des sols (Fig 2), on constate qu’il y a eu
phénomène de bioaccumulation pour l’arsenic et le cadmium (leurs teneurs dans
les légumes dépassent leurs teneurs dans le sol). Ce n’est pas le cas pour le plomb
dont les teneurs dans le sol dépassent celles dans les légumes. Cela s’explique.
En effet, le Cd et l’As sont très solubles, donc plus biodisponibles pour les plantes
(Camobreco et al., 1996). Dans ce cas, leurs concentrations dans la solution du sol
ou dans l’eau d’arrosage ne seront pas significativement différentes (p > 0.05) de
celles retrouvées dans les légumes (Tessier et Tumer, 1995) étant donné que ces
derniers sont des plantes à croissance rapide et très vite récoltées. A part le seul cas
de l’As à Godomey, cette hypothèse est vérifiée (Fig 3). Il ne peut en être ainsi du
plomb car il est très peu soluble (Ablain, 2002). S’il est abondamment retrouvé dans
les légumes, c’est qu’il serait donc d’origines diverses. Des auteurs (Mench et al.,
1993) pensent que le Pb trouvé dans les légumes est surtout atmosphérique, raison
pour laquelle les plus faibles quantités ont été retrouvées dans les échantillons du
site rural, apparemment moins pollué, de Aplahoué. Les légumes-feuilles seront
donc plus exposés que les légumes sans feuilles : les teneurs en plomb de Daucus
carota et de Allium cepa, légumes sans feuilles, étant parmi les plus faibles, vérifient
d’ailleurs cette hypothèse (Tab 1). Cependant, ce résultat ne permet pas de conclure
sur l’origine de la contamination des légumes.
400
Tab 1 : Contamination des légumes par les métaux toxiques sur les trois sites
Fig1 : Contamination des légumes par site
Tab 2 : Contamination des sols par les métaux toxiques sur les trois sites
Plomb (ppm)
G
H
9.52 4
9.95 4
11.24
1 0.12
9.75 4
10.81 5
9.90 4
9.75 4
A
Arsenic (ppm)
G
H
A
0.74 0
.09
0.63 1
51.2 1
38.79
112.34
7.92 4 .62
50.72 5.02 0
0.81 0
.74
.04
0.03 0
0.72 1
.56
65.1 1
158.8 1
42.58
51.33
107.43
115.55
50.20 5.10
8.51 4 .92
0.83 0
0.75 0
.08
.04
0.93 1
0.89 1
62.0 1
60.8 1
45.94
39.84
104.76
92.69
.77
.64
0.03 1
0.04 0
.10
.68
153.3 1
163.2 1
1.67
9.10
.62
Cadmium (ppm)
G
H
A
4.72 0
4.91 0
37.91 9 2.22
53.34 115.28
10.18
49.7
4.84
0.75
0.05
0.78
159.20 144.24 105.75
±0.61 a ±1.29b ±0.19a ±0.06a ±0.02b ±0.19a ±5.16a ±6.16 a ±9.89 a
Fig 2 : Comparaison contamination légume-sol
Tab 3 : Contamination de l’eau par les métaux toxiques sur les trois sites
Fig 2 : Comparaison contamination légume-sol
Tab 4 : Données toxicologiques sur le cadmium
DJE : dose journalière d’exposition au cadmium (μg /kg/j)
DJE al = dose journalière d’exposition via l’alimentation générale (μg /kg/j)
DJE total : dose journalière d’exposition totale au cadmium (μg/kg/jour)
Q : quantité d’amarante estimée et consommée par un adulte (kg/j)
Ce: concentration moyenne de cadmium dans les légumes (mg/kg)
PC : poids corporel du consommateur adulte (kg)
QD = quotient de danger
Test t : les lettres identiques signifient : pas de différence significative
401
Fig 2 : Comparaison contamination légume-sol
Pour le sol, les teneurs en métaux toxiques semblent être des données accessoires
car, pour des plantes très tôt récoltées, la comparaison légumes-sols (Fig 2) montre
des différences significatives (p < 0.05). Donc la contamination des légumes ne
vient pas ou ne vient pas seulement du sol. Par contre, les teneurs en métaux
toxiques de l’eau d’irrigation semblent plus influencer la contamination des légumes
car entre deux sites sur trois, pour la comparaison légumes-eau (Fig 3), il n’existe
pas de différence significative (p > 0.05) entre les teneurs de l’eau en Cd d’une
part et en As d’autre part. Cela se justifie parce que ce sont les formes ioniques de
ces deux métaux très solubles dans les solutions du sol ou dans l’eau d’arrosage
qui peuvent être biodisponibles pour les légumes. Le sol total ayant été analysé, il
était normal que ses teneurs en métaux toxiques dans le sol soient accessoires.
Cependant, certains résultats ont contredit ce raisonnement ; ce qui suppose que
la contamination des légumes ne dépendrait pas exclusivement des teneurs des
toxiques dans le sol ni dans l’eau d’arrosage. La contamination du S. macrocarpum
selon l’utilisation des pesticides ou sans les pesticides (Fig 4) a montré une
différence significative (p < 0.05) en hausse pour le plomb et l’arsenic dans les
légumes traités (T) par rapport aux non traités (NT). Donc la contamination des
légumes dépend de l’usage ou non des pesticides. Des études ont mis en évidence
d’autres facteurs intervenant dans la bioaccumulation des métaux toxiques par les
organismes vivants : la spéciation du métal, la nature intrinsèque de l’organisme
bioaccumulateur, les facteurs biotiques et physico-chimiques (Luoma, 1983).
Enfin, la teneur en Cd dans un légume, l’amarante (5.13mg/kg), a servi à calculer
(Tab 4) la dose journalière d’exposition (DJE) en tenant compte de l’exposition
totale et le quotient de danger (QD). Il est apparu que la consommation de 100g
de ce légume expose un adulte de 65kg à 523µg de Cd par jour alors qu’il faut
un maximum de 65µg. Il y a donc une accumulation annuelle de plus de 167g de
Cd dans l’organisme du consommateur, d’où le risque de toxicité chronique dont
l’ampleur est, pour le moment, inconnue. Le QD supérieur à 1 confirme d’ailleurs
cette inquiétude.
5 Conclusion
Cette étude a montré que la contamination des légumes en métaux toxiques
dépend du sol, de l’eau, de l’environnement du site et de l’usage ou non des
phytosanitaires. La plupart des auteurs ont mis en évidence ces facteurs parmi
lesquels, l’eau d’irrigation, selon nos résultats, constituerait le premier déterminant
mis en cause dans la contamination. De toutes les façons, en raison du risque
de toxicité imminent, l’adoption de comportements raisonnés et le développement
d’une agriculture durable sont nécessaires afin d’associer sécurité alimentaire,
développement économique, respect de l’environnement et santé publique.
402
Danube River Basin Management Plan - From Plan Towards
Reaching the Objective - Organic Pollution Reduction
Example of the Republic of Serbia
Miodrag MILOVANOVIC1, Michaela POPOVICI2
1 Jaroslav Černi Institute for the Development of Water Resources, Jaroslava Černog 80, 12226
Pinosava, Belgrade, SRB (e-mail : [email protected];)
2 ICPDR Secretariat, Vienna, Austria
A Introduction
The Danube River Basin, with a total area of 801,463 km², is one of the biggest
river basins in the world and Europe’s second largest river basin. It is the world’s
most international river basin, since it includes the territories of 19 countries (14
with territories larger than 2000 km²). The ecosystems of the Danube River Basin
are highly valuable in environmental, economic, historical and social terms, but they
are subject to significant pressures and pollution from urban, agricultural and other
sources.
Organic pollution is one of the significant pressures at the basin-wide scale. Main
cause of organic pollution is emission of partially treated or untreated wastewater from
agglomerations, agriculture, and industry. Many agglomerations in the DRB have no,
or insufficient, wastewater treatment, and that can cause significant changes in the
oxygen balance of surface waters. The reduction of organic pollution will be a major
contribution to the baseline scenario of Danube River Basin Management Plan, as
the improvement of urban wastewater treatment will account for a significant part of
the resources spent on water management in the next years.
The concentration of organic substances, expressed as BOD5, is one of the most
significant water quality parameters in river characterization.
Republic of Serbia belongs to the Black Sea Basin, with only a minimal portion
gravitating to the Adriatic Sea and the Aegean Sea. The Republic of Serbia has
considerable water resources at its disposal - (178.5 billion m3). Some 92% (162.5
billion m3) of water originates from international rivers: the Danube, the Tisa, the
Sava, and the Drina, while 16 billion m3 (8%) traces to national resources.
Organic pollution from urban wastewater
A total of 6,224 agglomerations ≥2,000 PE are located in the Danube River Basin
District. Out of those, 4,969 agglomerations (21 million PE) are in the class 2,000
-10,000 PE and 1,255 agglomerations can be classified with a PE >10,000 (73.6
million PE) - see Figure 1.
403
Figure 1 : Reference situation of urban wastewater discharges in Danube river basin district
(reference year 2005/2006)
It is important to stress that majority of population in Danube river basin lives in the
agglomerations with PE >10,000. Also, a large number of agglomerations ≥2,000 PE
are neither connected to a sewage collecting systems nor to a wastewater treatment
plants. In total, wastewaters are not collected at all in more than 2,900 agglomerations
(12.6% of the total generated load). Additionally, some 1,000 agglomerations have
collection systems that require more efficient treatment according to EU standards.
The new assessments shows that the COD and BOD5 emission from large
agglomerations (>10,000 PE) in the Danube River Basin are respectively 922 kt/a
and 412 kt/a. The assessments have been improved by calculating emissions from
agglomerations ≥2,000 PE. The total emission contribution from these sources is
1,511 kt/a for COD and 737 kt/a for BOD5 (see Table 1).
Table 1 : COD and BOD5 emissions from agglomerations ≥2,000 PE for each Danube country and the entire
DRBD emitted through all pathways (reference year 2005/2006).
404
Organic Pollution in Serbia
Long-term monitoring of concentrations of organic substances (BOD5) in the Danube
River in Serbia shows a downward trend. Assessment of long-term (1970-2009)
measured data sets clearly shows the effect of the increasing number of WWTPs
(Wastewater Treatment Plants), as well as of water pollution control measures
implemented by EU member states sharing the Danube River Basin upstream from
Serbia. In 1991, EU member states enacted legislation which regulates pollution
from urban point sources (the UWWT Directive) and diffuse sources of pollution
(the Nitrate Directive). The upstream portion of the Danube River Basin is shared
by Germany, Austria, and the countries which acceded to the EU and began
implementing control measures at a later date (the Czech Republic, Slovakia and
Hungary).
The countries within the upper basin have already undertaken significant measures
related to wastewater treatment during recent decades and have therefore
succeeded in reducing negative impacts due to organic pollution on surface water
status. Although there are relatively few WWTPs in Serbia at present, this does not
pose a significant threat to water quality due to reduced industrial and agricultural
activity, and political and economic issues. It is interesting to look at a long series of
data on biochemical oxygen demand, BOD5, recorded at Bezdan (the point where
the Danube enters Serbia) and Radujevac (the point where the Danube leaves
Serbia)(see figures 2,3). A downward oxygen demand trend is apparent and is likely
the result of measures implemented along the Danube’s upper course (primarily
construction or extension of wastewater treatment plants). Additionally, there is
a decline in oxygen demand between Bezdan and Radujevac, probably as the
result of the reservoir which was formed upon the erection of the Iron Gate 1 Dam
(commissioned in 1972).
Figure 2 : Long term distribution of BOD5 values in the Danube River at its entrance in Republic of Serbia
405
Figure 3 : Long term distribution of BOD5 values in the Danube River at its leaving point of Republic of Serbia
Objectives
As steps towards the vision included in the Danube River Basin District Management
Plan, the implementation of management objectives is foreseen by 2015 for EU
Member States: phasing out – by 2015 at the latest – all discharges for untreated
wastewater from towns with >10.000 population equivalents and from all major
industrial and agricultural installations. For Accession Country (Croatia) and Non
EU Member States (including Republic of Serbia) it is required: specification of
number of wastewater collecting systems (connected to respective WWTPs), which
are planned to be constructed by 2015, specification of number of municipal and
industrial wastewater treatment plants, which are planned to be constructed by
2015 including : specification of treatment level (secondary or tertiary treatment) and
specification of emission reduction targets. In order to mitigate identified pressures,
specific measures regarding the reduction of organic pollution on the basin-wide
scale are specified.
Baseline Scenario-UWWT 2015 (BS-UWWT) scenario describes the agreed
measures for the first cycle of the WFD implementation on the basin-wide scale until
2015 (see Figure 4 ).
406
Figure 4 : Baseline scenario of urban wastewater discharges in Danube river basin district
(reference year 2015)
Implementation of the Urban Wastewater Treatment Directive (UWWTD)
The implementation of the Urban Wastewater Treatment Directive (UWWTD) in EU
Member States and the development of wastewater infrastructure in the non EU
Member States are the most important measures to reduce organic pollution in the
Danube River Basin due to their interactions from the perspective of the WFD river
basin planning cycle.
A recent assessment (end 2012) highlighted that extensive improvements in urban
wastewater treatment are under implementation throughout the basin. Due to
some changes of the programs of measures made in the national management
plans 2009, and also due to rearrangements of agglomerations/agglomeration
delineations in some EU Member States the countries have sometimes adjusted
the number of their agglomerations. Also, the transition period obtained by some EU
Member States for the implementation of UWWTD requirements was considered
as a funding prioritization criterion. A number of 555 UWWTPs have already been
completed by 2012, and 991 are under construction/rehabilitation or planning, of
which 472 are currently under construction. 528 are not started yet.
All agglomerations above 10,000 PE under construction or planned in the EU
Member States contain tertiary treatment technology for N and P removal.
407
Regarding the generated load planned to be reduced by 32,489,601 PE by 2015,
7,063,373 PE have been already reduced by 2012, which represents 22% of the
organic pollution reduction.
Republic of Serbia has made its contribution to the organic pollution reduction with
230,000 PE of generated load mitigated of 1,485,500 PE planned to be reduced.
Another 2,500 PE and 357,000 PE will be reduced due to the ongoing and planning
construction of urban wastewater treatment plants, respectively.
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408
Thème 4 : Energies et Matériaux
Dans le contexte actuel, fortement marqué par une crise énergétique et
une crise du logement, en particulier en Afrique Subsaharienne, ce chapitre
permet de faire un état des lieux de la situation. Les présentations qui
suivent proposent des solutions technologiques innovantes afin d’inverser
la tendance.
Agro-carburants, bicarburation, résidus de biomasses, électricité hybride et
énergie solaire sont autant de procédés et de solutions à la crise énergétique
sur le continent africain. Ainsi, il est apparu que certains matériaux locaux (BLT,
panneaux à base de végétaux, etc…) ont des propriétés minéralogiques et
thermo-physiques adaptées aux constructions en Afrique. Pour une meilleure
intégration en Afrique, tous les systèmes proposés ici doivent d’une part
tenir compte du contexte socio-économique de la région d’implantation et
d’autre part intégrer dans leur mise en œuvre les compétences nécessaires
pour la maintenance et l’entretien des équipements. En effet, à la lecture
des résultats de la recherche présentés, il semble nécessaire que tous les
acteurs de filière bioénergétique œuvrent de concert pour garantir la totale
réussite de ces nouveaux procédés énergétiques en faveur des populations
africaines.
409
Review of different optimizations methods
for PV/Diesel hybrid systems
D. TSUANYO2*, Y. AZOUMAH1, P. NEVEU2, D. AUSSEL2
1 Laboratoire Energie Solaire et Economie d’Energie (LESEE), Fondation 2iE 01 BP 594, Ouagadougou
Burkina Faso
2 Laboratoire Procédés Matériaux et Energie Solaire (PROMES CNRS), UPVD Rambla de la
thermodynamique, 66100 Perpignan, France
* [email protected]
Abstract
It is know that if hybrid systems are optimally designed, they can be more cost effective
and reliable than single-renewable systems[1] or than single Diesel generator[2-4],
that is why there is an increasing interest in determining the necessary conditions
to install hybrid power plants systems. The particular one, PV/Diesel hybrid system,
focus of this study, has previously been subject of numerous studies. At first glance,
solar PV system and diesel generator are combined together to harness the clean
solar power and at the same time to compensate for the unpredictable fluctuation in
sunlight and to supply the load after sundown. It means that the benefits of installing
a PV/diesel hybrid power system [4,5] rely principally on its continuous power supply,
harmful greenhouse reduction and in the fact that the sizing of components (PV
panel, battery and generator) can be optimize to achieve the desired output; hence
get the most economically viable solution. Keep constant the output of the generator
to ensure efficient operation, minimize the fuel consumption of the generator,
maximize the utilization rate of the photovoltaic panel, minimize the storage capacity
of the battery are some of optimization problems currently seen in PV/Diesel hybrid
systems.
1. Introduction
This literature review aims to highlight the difficulties encountered in hybrid systems
and the actual solutions brought by the scientific community. Many reviews that
present actual state researches in this domain [1,2]. In this work, the first part brings
out all PV/Diesel hybrid systems engineering difficulties. And the Second presents
different optimization currently studied, and algorithms currently used. References
of some important models for different components of PV/diesel hybrid systems are
carried out.
2. Optimizations issues in Hybrid systems
• In hybrid systems with batteries and diesel generators, it is necessary to determine
410
how the batteries are charged and what element (batteries or diesel generator)
have priority to supply energy when the load exceeds the energy generated from
renewable sources[2] . There are also many conditions[5] like Diesel generators
operating near their optimal point (70-80%), necessity to maximize the power coming
from solar panel, etc. That is why; the power control strategy plays an important
role in the optimum design and efficient utilization of hybrid energy systems. The
power available and the overall lifetime of system components are highly affected
by power control strategy [6].
• The problem in PV/Diesel hybrid systems becomes complicated through uncertain
renewable energy supplies and load demand, non-linear characteristics of some
components, and the fact that optimum operation strategies and optimum sizing of
hybrid system components are interdependent [7], [1].
• In the PV/diesel hybrid systems, fluctuating PV power causes frequency deviations
when large PV power is penetrated in the isolated utility: usually, the battery is
mainly used to smooth the PV power fluctuations by following moving point average
law[8]. The system frequency regulation and voltage control always depends on the
diesel generator. Hence, these types of conventional methods cannot control PV
power corresponding to power system condition and insolation variations.
• There is also noticed problem of high voltage distortion with unbalanced and/or
nonlinear loads.
All these difficulties are resumed as the cost-effective, the reliable design and the
appropriate operation problems. As indicated in [7], resolve them is very important.
Thus the issue is to find the optimal techno-economic PV/Diesel hybrid system.
3. Different optimization problems
Due to the fact that PV/battery/diesel hybrid configuration has advantages of
flexibility, system load can be met in the optimal way; diesel efficiency can be
maximized; diesel maintenance can be minimized; and a reduction in the capacities
of diesel and battery (while matching the peak loads) can occur. The optimal Power
Management System [6], the minimal cost of the system, minimal unmet loads,
minimal fuel emission[12,16], the optimal configuration that meets the autonomy
constraint (no loss of load) and the minimization of the battery storage [10]are the
optimizations problems commonly encountered in the literature. For example, it is
well known that batteries are used to meet the transient load and to avoid power
fluctuations, so how to minimize them?
- Studied by Shaadid [11] in the case of at Dhahran, Saudi Arabia; while focalize
herself on minimizing also the operation/contribution of diesel system, he suggests
that for optimum use of battery storage and for optimum operation of diesel system,
battery storage of 12–18 h days can be used for design purposes.
- Two parameters were used to characterize the role of the engine-generator:
denoted SDM and SAR, they are, respectively, the battery charge threshold at
which it is started up, and the storage capacity threshold at which it is stopped, both
expressed as a percentage of the nominal battery storage capacity of the PV/diesel
hybrid system studied by [3]
411
- Hefnawi[12] minimized the cost of the PV system according to minimization of
the PV array area and storage battery. He exposed therefore a new method to
calculate the minimum number of storage days and the minimum PV array area
using FORTRAN program in a case study.
4. Algorithms commonly used for PV/Diesel Hybrids systems
- Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm: Single-objective problem
- Genetic algorithm : generates better results than the application of classical
optimization methods because of the nonlinearity and complexity of hybrid systems,
the application of evolutionary algorithms like [3,13].Simulated annealing (SA):
solving combinatorial optimization
- Multi-objective optimization: Attempts the simultaneous minimization of various
objectives. When carrying out a design taking into accounts several objectives
simultaneously, it is typical that some of them may be in conflict with others[2][9].
5. Conclusion
In PV/Diesel hybrid systems, the most algorithms used are genetic algorithm (GA),
Multi-objective and particle swarm optimization (PSO). All these algorithms will be
judiciously applied on the ‘flexy-energy’ PV/Diesel hybrid system and the results will
be compared.
412
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413
Techno-economic analysis of hybrid renewable energy
configuration for remote rural areas of Mauritania,
a case study
Nourou Khalidou DIAa*, Angel Antonio BAYOd , RÚJULAb, N’dongo MAMOUDOUc, Cheikh
Sidi ETHMANEd
a, b Center for Research in Energy Resources and Consumption (CIRCE), Universidad de Zaragoza,
Spain
b Department of Electrical Engineering, School of Engineering and Architecture (EINA), Universidad
de Zaragoza, C/ Maria de Luna 3,50018, Zaragoza, Spain
c Center of Research Applied to Renewable Energy (CRAER), University of Nouakchott, Mauritania
d Faculty of Science and Technique, University of Nouakchott, Mauritania
* Corresponding author. +34 677265582
E-mail address : [email protected]
Abstract
Distributed generation by means of renewable energies is an option for power
supply in remote areas without access to the electrical grid. This paper analyses the
techno-economic feasibility of electrification system with hybrid renewable energy
configurations in order to meet the electrical load requirements of 100 households
in Ganki village (Mauritania).
Sensitivity analyses have been performed with different fuel price in order to
determine their impact in the final kWh cost and their optimal type of configurations.
Keywords : hybrid renewable energy; electrification system; rural areas.
1. Introduction
Mauritania faces several problems related to the access to electricity, especially in
rural areas.
Mauritanian’s electricity sector has been depending on diesel as a base power source
for long period of time and supplemented most recently by hydro, whose production
comes from Manantali dam in Mali. Diesel is currently the first source of electricity
and represents in 2007 more than 70 % of the total production (ESM, 2008). The
use of diesel still has some implications in the Mauritanian rural sector. The price
of fuel and O&M costs are considerably high and therefore the energy produced is
also expensive. Fuel transportation costs are very high, due to the isolation and the
complexity of topography, the distance and lack of road infrastructure. On the other
hand several authors have utilized Homer software for the feasibility analysis of
renewable energy systems for electrification in rural areas.
414
We can mention among others (Dekker et al., 2012; Lau et al., 2010; Shaahid and
Amin, 2007). Therefore, this paper analyses the techno-economic feasibility of
hybrid renewable energy configuration for 100 households in remote rural of Ganki
village (Mauritania), using HOMER optimization software. First, design specification
included (background information of the village, electricity demand, renewable
resource, costs of components, etc.) is presented. The results and discussions are
shown in the penultimate section and finally, sensitivity analysis with different fuel
price has also been used in order to determine their impact in the final kWh cost and
optimal configurations type.
2. Design specification
2.1 Background information and electricity demand
Ganki village (Lat 16º13’N and Long 13º13’W) is situated to 33 km of South West of
Kaedi and 2 km of the Gorgol River, village located at the road. The infrastructures
existing in the village are: school, health center, administrative service, water drilling,
Medersa, worship place, milk house, etc. The total daily energy demand is estimated
to be 59 kWh/day. This demand includes electrical losses, future demand due to the
increment of the demand and population. The lifetime of installation is estimated in
20 years (ESMAP, 2007). Figure 1 shows the schema of hybrid power system (HPS)
considered in this study.
Wind Turbine
Refctifier
Diesel generator
PV
modules
Charge
controller
Battery
storage
Inverter
AC BUS
Loads
Figure 1 : Electrification system for 100 households
It is estimated that the number of households in rural Mauritanian areas increases at
2.4 % per year (Vennemo and Rosnes, 2009). The demand, number of population
and other infrastructures data are obtained from visits to the village.
415
2.2 Solar and wind resources
The solar radiation data utilized in this paper corresponds to Ganki village that varies
of 4.32 kWh/m2.day in December to 7.08 kWh/m2.day in May.
Concerning wind data, the wind speed varies between a minimum of 3.1 m/s
registered in October up to a maximum of 3.86 m/s in June with an anemometer
height of 10 m.
2.3 Components and costs
In this study, four main components have been considered: PV modules, battery
storage,diesel generators and converters. The characteristics and cost of inputs
components are depicted in table 1. (Nandi and Ghosh, 2010) considers O&M of
converter to 1$US/kW but we have considered in this study 2 $/kW and year, due
to difficult access to localities and lack of specialised technicians in this village. The
same authors have also considered that O&M costs of PV module and batteries are
respectively 3 $/kW and 1$/battery. In this study, we consider 10 $/kW.year and 2 $/
battery.year, respectively for PV module array and batteries, due to the hypothesis
considered above. Summary costs of components are presented in table 1.
Table 1.Summary cost of components
3. Results and discussions
HOMER performs the energy balance calculations for each system configuration
and determines whether a configuration is feasible, i.e., whether it can meet the
electric demand under the conditions that are specified. The more economic option
for the levelised cost of energy (COE) is the PV-W-B hybrid configuration consisting
of a PV array of 10.5 kWp, a wind turbine of 7.5 kW, a battery capacity of 134 kWh
and with a COE of 0.386 $/kWh. The optimum sizing for the different configurations
is presented in table 2. The levelised cost of energy (COE), annual fuel consumption
and the renewable fraction (RF), (fraction of the energy delivered to the load
generated from renewable power sources) are also shown.
416
Table 2.Comparison among configurations
The unit price of COE and costs are given in USD (American dollars)
Figure 2 shows levelised cost of energy (COE) for different configurations.
Figure 2 : Levelised cost of energy (COE) for different configurations
The simulation results also show that the existence of battery allows significant
reduction of the number of operating hours of diesel generator. This shows that
battery has a significant contribution in the long run. The utilization of a large amount
of storage allows an easier integration of renewable systems assuring the stability
of system.
4. Sensitivity analysis
Sensitivity analyses have been performed with different input of diesel price (1.4,
1.6, 1.8 and 2 $/L) and the results are determined in figure 3. This figure shows
the percentage of COE increasing for each configuration with the percentage of
increase of the fuel price. It can be observed that the increase in the diesel price
does not have a significant impact on PV-W-D-B configuration due to the low diesel
consumption (estimated to be 763 liters/year). Concerning stand-alone diesel
and D-B configurations, the impact has been very significant. For example, if fuel
price increases up to 40 %, COE increases up to 40 % and 35 %, respectively for
standalone diesel and D-B configurations.
417
45
PV-W-D-B
PV-D-B
W-D-B
D-B
Diesel
Percentage of COE increases for
configurations
40
35
30
25
20
15
10
5
0
15 2
5
35 4
Percentage of diesel price increases
5
Figure 3 : Percentage of COE increases for each configuration as a function of percentage of
fuel price increases
5. Conclusion
The results of this study shown that the most suitable configuration is photovoltaicwindbattery hybrid (PV-W-B) and that the existence of battery allows significant
reduction of the number of operating hours of diesel generator. In the future increases
are expected for diesel fuel. We observe for this special case that the increases fuel
price has no impact on the most suitable configuration that remains always PV-W-B
hybrid, but yes in the final kWh cost of some configurations (PV-W-D-B; W-D-B;
PV-D-B, etc.). The electrification of this village can play an important role in social,
economic and environmental aspects (for example, welfare of rural population,
good social pact, promotion of small business and reduction of unsafely energy
supply with kerosene lamps and candles, etc). Besides, they allow the creation
of more employment opportunities, resulting on better incomes for population and
they might also give a sense of independence to the user community as well as
decreasing their preoccupation for electricity supply.
418
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Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement - 2iE, Ouagadougou, Burkina Faso.
Laboratoire Eco-Matériaux de Construction (LEMC)
Corresponding author : [email protected]
Résumé
La production de l’électricité à base du charbon génère une grande quantité de
déchets néfaste pour l’environnement. Une étude de valorisation de ces déchets
(connus sous le nom de mâchefer de charbon) dans le domaine de la construction
en génie civil est menée. Il s’agit de la fabrication de briques pour la construction
des habitats durables.
L’objectif visé par cet article est la caractérisation thermo-physique des briques
fabriquées à base du mâchefer de charbon. Neuf formulations de briques ont été
confectionnées en utilisant le principe des briques en terre stabilisées (BTC). Afin
d’atteindre l’objectif de l’étude, les essais thermiques et physiques ont été réalisés
sur les différentes formulations.
Les paramètres thermiques déterminés se résument à la conductivité thermique (λ),
la capacité spécifique(C) et la diffusivité (D). Le principe utilisé pour la détermination
de ces paramètres thermiques consiste à fournir à la brique une source de chaleur
constante à partir des sondes qui y sont implantées. Il en résulte une augmentation
de la température en fonction du temps aux emplacements des sondes et qui
se propage dans la brique. Les caractéristiques physiques déterminées sont la
porosité, la masse volumique apparente, la masse volumique spécifique et le taux
d’absorption d’eau.
L’analyse des résultats physiques montre que les différentes formulations ont : (i)
une porosité comprise entre 30 et 40%, (ii) un taux d’absorption d’eau inférieur à
30%, (iii) une densité apparente très faible (1,1-1,4kg/m3) par rapports aux autres
briques de constructions.
Les études thermiques ont montré que toutes les briques formulées ont une
conductivité thermique de 0,3-0,5 W/mK comparativement aux autres principales
briques de constructions qui ont une conductivité thermique de 0,8-1,75 W/mK.
Mots clés : Brique en terre stabilisée, mâchefer de charbon, thermique, absorption
d’eau
420
Co-production d’éthanol hydraté et d’aliments du bétail à partir
de la canne à sucre dans le contexte de l’agriculture familiale,
une alternative aux grandes monocultures énergétiques.
Orlando Cristiano DA SILVA1* ; Ildo Luis SAUER2*
1 [email protected]
2 [email protected]
* IEE / USP Institut d’électrotechnie et d’énergie, de l’Université de São Paulo, Av. Luciano Gualberto,
1289, CEP 05508-010 - São Paulo - SP - Brésil Téléphone: +5511 3091 2585
Résumé
Les systèmes de production d’éthanol au Brésil à partir de la canne à sucre basés
sur la monoculture à grande échelle ont atteint des niveaux d’efficacité indiscutables
de point de vue économique et énergétique. On les appellera des systèmes
conventionnels ou dominants. Le bilan énergétique (output/ input) de l’éthanol
produit par ces systèmes conventionnels est d’environ 8:1 et le prix de l’éthanol est
actuellement compétitif avec celui de l’essence. Ces résultats ont attiré l’attention
de nombreux pays potentiellement producteurs de sucre de canne, y compris sur
le continent Africain. Ces derniers considèrent souvent la possibilité de reproduire
le modèle brésilien sur leurs territoires. Cependant, une analyse centrée sur les
questions sociales et environnementales conduit à trouver qu’il y a des impacts
négatifs liés aux grandes monocultures: désintégration de la petite économie
paysanne, importants besoins de terres pour approvisionner les grandes centrales
de production d’éthanol, difficiles conditions de travail des coupeurs de canne, perte
de biodiversité et impacts sur la santé des hommes par suite des fumées résultant
du brûlage des champs de canne dans les systèmes conventionnels.
Nous proposons ici un système alternatif de production d’éthanol hydraté à 95%
d’alcool dans des systèmes coopératifs, par des petits agriculteurs familiaux, avec
une co-production de fourrage (les feuilles et les pointes des cannes peuvent servir
à nourrir le bétail) pour le bétail. Et cela sur la base d’expérimentations avec des
coopératives de petits agriculteurs du sud du Brésil. En intégrant la production de
canne à sucre dans les petites exploitations paysannes de polyculture-élevage on
pourraient produire de l’éthanol à l’échelle locale, en petites unités. Cela réduirait les
impacts sociaux et environnementaux observables pour les systèmes conventionnels
de production à grande échelle. Cela contribue aussi à l’augmentation de la
production de lait et de viande, dans les régions où l’élevage est possible.
Cette production intégrée de biocarburants et de nourriture peut être intéressante
pour les pays africains.
421
Elle peut se réaliser en milieu rural, avec des investissements moins élevés,
procurer des revenus aux agriculteurs, promouvoir la sécurité aussi bien alimentaire
qu’énergétique nationale des pays qui dépendent du pétrole, et cela tout en
réduisants les impacts sur les écosystèmes locaux.
Mots-clés : Co-production d’éthanol hydraté et de fourrage, exploitations familiales,
impacts environnementaux
422
Production de biogaz à partir des tiges de sorgho, de coton
et des pailles de riz à l’IPR/IFRA de Katibougou
DEMBÉLÉ F. et
BAYOKO P.
Institut Polytechnique Rural de Formation et de Recherche Appliquée (IPR/IFRA) BP. 06 Koulikoro Mali
E-mail du premier auteur : [email protected]
I. Introduction
Le Mali, à l’instar des autres pays sahéliens, est confronté à de nombreux
problèmes entre autres la dépendance exclusive de l’extérieur en produits pétroliers,
l’approvisionnement en combustibles ligneux (plus de 800 000 tonnes pour le seul
District de Bamako), la désertification accentuée par la déforestation provoquée par
la coupe abusive du bois- énergie et la recherche des terres cultivables. Chaque
année, plus de 400 000 hectares de forêt font l’objet de prélèvement pour le boisénergie et pour les défrichements agricoles. Plus de 91% de la population utilise
le bois comme source d’énergie et environ 93 % des besoins énergétiques sont
couverts par le bois – énergie (M.E.A./Mali, 2004).
La digestion anaérobie des matières organiques peut contribuer à la résolution des
différents problèmes posés. Beaucoup de travaux ont été effectués sur la digestion
anaérobie tant dans les pays développés que dans les pays en développement. La
technologie du biogaz a été introduite au Mali dans les années 80. Il a été constaté à
la suite d’une enquête du Programme Spécial Energie (P.S.E.) un dysfonctionnement
de la plupart des installations de biogaz (P.S.E./Mali, 1990). Toutes ces installations
étaient alimentées en continu avec les déjections animales. Deux obstacles majeurs
ont été évoqués comme causes, l’insuffisance des quantités de déjections animales
et d’eau requise pour le système continu de production de biogaz. Il faut noter que
le Mali, pays d’agriculture et d’élevage dispose d’énorme potentialité de matières
premières pour la production de biogaz. La quantité de tiges de mil/sorgho et maïs
est estimé à plus de 5 millions de tonnes par an, les tiges de coton environ à 500
000 tonnes par an. Quant aux déjections animales pour toutes espèces confondues
elles sont estimées à plus de 17 millions de tonnes par an (PNUD/FEM/MLI, 2000).
En 2010 le cheptel était de : 9 163 283 bovins, 11 865 261 ovins, 16 522 455
caprins, 487 751 équins, 922 515 camelins, 75 089 porcins et 36 750 000 volaille.
Le Mali possède 335 aires d’abattage, 14 centres d’abattage de volaille, 7 abattoirs
de type régional et 2 abattoirs frigorifiques (DNPIA, 2010).
Dans le cadre de la promotion de la technologie du biogaz au Mali, il a été entrepris
à l’IPR / IFRA de Katibougou, des travaux de recherche sur la fermentation « sèche
» des tiges de sorgho et de coton, et des pailles de riz.
423
II. Objectif global
- Contribuer à la promotion du biogaz au Mali.
III. Objectifs spécifiques
- produire du biogaz par fermentation sèche des tiges de sorgho, de coton et des
pailles de riz ;
- déterminer le pourcentage de méthane contenu dans le biogaz produit.
IV. Matériel et méthodes
IV.1. Dispositif expérimental
Il se compose de 12 digesteurs métalliques numérotés de 1 à 12 repartis en 3
séries de 4 digesteurs en fonction de la nature du substrat. Chaque digesteur a un
volume de 100 litres et est muni d’un gazomètre flottant de 110 litres servant de
fermeture (voir schéma ci dessous).
Gaz
Gazomètre
Chambre de fermentation
Joint hydraulique
Schéma d’un digesteur expérimental
IV.2. Méthodologie
Les tiges de sorgho, de coton et la paille de riz, ont été hachées avec un coupe
- coupe à raison de 2 à 5 cm de long pour accroître la surface de contact entre la
microflore et la matière végétale. Chaque type de substrat a été ensuite mélangé
à de la bouse de vache selon le rapport 70 % MS de matières végétales et 30
% MS de bouse. Ces différents mélanges ont subi une pré-fermentation aérobie
pendant 6 jours.
Les digesteurs ont été ensemencés avec le même inoculum constitué de bouse
fraîche de vache diluée dans l’eau. Les digesteurs ont été chargés selon le tableau
qui suit. Le temps de rétention était de 50 jours.
424
Tableau : Chargement des digesteurs
V. Résultats / Discussion
Les productions de biogaz obtenues sont représentées sur les figures N° 1, 2 et
3 respectivement pour les tiges de sorgho, de coton et des pailles de riz.
Avec une température journalière moyenne ambiante de 34.38°C, la production
de biogaz variait en moyenne entre:
- 0.33 et 0.35 litres de gaz / litre de digesteur / jour pour les tiges de sorgho;
- 0.20 et 0.31 litres de gaz / litre de digesteur / jour pour les tiges de coton;
- 0.06 et 0.08 litres de gaz / litre de digesteur / jour pour les pailles de riz.
Le pourcentage de méthane variait autour de 68 % dans le biogaz produit par les
différents substrats.
Ces résultats vont dans le même sens que ceux de la littérature. En effet: la
fermentation en discontinu du fumier produit par deux bœufs de labour nourris
de pailles de céréales et de fourrage donnait en moyenne 0.28 m3 de biogaz
par m3 de cuve et par jour avec une température ambiante de 35°C (Lequenne,
1983); la digestion anaérobie de pailles de riz et d’orge, de tiges de coton, de
rafles de maïs, de coques de sésame et d’ordures municipales a donné une production moyenne de biogaz variant entre 0.1 et 0.4 m3/kg avec un pourcentage
d’environ 55% de méthane (Donald et al, 1985).
425
VI. Conclusion
Il serait intéressant de reconduire l’expérimentation afin de tenir compte des
aspects socio économiques. La maîtrise de la fermentation sèche des matières
ligneux-cellulosiques permettra certainement de lever les contraintes auxquels
la digestion anaérobie en continu est confrontée. Elle contribuerait à une large
diffusion de la technologie du biogaz à travers tout le Mali et pour le bien être du
monde rural. Rappelons que :
« La technologie de biogaz permet de faire cuire ce qu’elle contribue par l’apport
d’engrais, à mieux faire pousser ».
426
Références bibliographiques
- M.E.A./Mali (Ministère de l’Environnement et de l’Assainissement du Mali):Problématique de
l’exploitation forestière. décembre, 2004.
P.S.E./Mali (Programme Spécial Energie du Mali): Rapport final, 1990.
- PNUD/FEM/MLI/92/G41: Projet d’adoption à large échelle des Energies Nouvelles et Renouvelables
au Mali. Rapport du Groupe Biomasse. Août, 2000, Bamako, Mali.
- Direction Nationale des Productions Industrielles et Animales/MEP : rapport annuel 2010.
- Lequenne T: Le biogaz au Niger, AFME/IRAT, mai, 1983.
- Donald L. et al: Solid fermentation for waste treatment a global comparison of each anaerobic
digestion of solid wastes; Proceedings of the 4th International Symposium on Anaerobic Digestion
Guangzhou /China, 1985.
427
Development of High Storage Capacity Complex Hydrides
for Reversible Hydrogen Storage
BIAGWOUL B.C.1-2, SRINIVASAN S.S.3*, EGIEBOR N.O.2, DEMIROCAK D.E.4,
STEFANAKOS E.K.4, GOSWAMI D.Y.4
1 International Institute for Water and Environmental Engineering (2iE Foundation), 01 BP 594
Ouagadougou 01 - Burkina Faso
2 Department of Chemical Engineering, Tuskegee University, Tuskegee, AL 36088, USA
3 Departmnent of Physics, Tuskegee University, Tuskegee, AL 36088, USA
4 Clean Energy Research Center, University of South Florida, Tampa, FL 33620, USA
*Corresponding Author Email Address: [email protected]
Abstract
In this study, novel light weight complex hydrides for reversible hydrogen storage
applications were developed and synthesized. Metal hydrides are generally
known to have good hydrogen storage capacities, but possess slow kinetics,
irreversibility and high activation energy barriers. Therefore, these metal
hydrides often require very high temperature (>350°C) to release hydrogen. This
behavior makes their wide usage in hydrogen storage applications difficult. We
have employed a unique synthesis approach of solid state mechano-chemical
process, via high energy ball milling. From this synthesis process, eight new
complex hydrides were prepared and characterized using pressure-composition
isotherms (PCT), residual gas or mass spectrometric analysis (RGA/MS), and
the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) to determine their chemical
and hydrogen sorption properties. The as-prepared new complex hydrides
employing light weight elements (i.e., Li, Mg, B, Al) demonstrated excellent
physical and chemical behavior in terms of lower activation energies, higher
reversible hydrogen storage capacity (≥ 6wt. %) at operating temperatures
below 350°C, and faster reaction kinetics than their conventional metal hydride
counterparts. Unfortunately, residual gas analysis has revealed the evolution
of some undesirable and toxic gases, such as NH3 and B2H6 during hydrogen
desorption tests for these materials. However, the release of these toxic gases
was successfully suppressed by employing of catalysts, and also by synthesis
process modification through destabilization procedures. Among the various
complex hydrides developed, two novel systems namely, Li-nanoMg-B-N-H and
BNH6-nanoMgH2 demonstrated distinguishing properties as efficient reversible
hydrogen storage materials.
Keywords : Hydrogen Storage, Complex Hydrides, Pressure-Composition
Isotherms, Mechano-chemical Synthesis, Fourier Transform Infrared
Spectroscopy, Hydrides Destabilization.
428
Introduction
The increase in threats from global warming due to the consumption of fossil fuels
requires our planet to adopt new strategies for alternative sources of energy.
One of the solutions to our energy situation is the use of hydrogen as a fuel.
Fuel cells directly convert the chemical energy of hydrogen into water, electricity,
and heat [1]. Hydrogen is an ideal fuel for the future since it has no greenhouse
gas emissions, reduces global dependence on fossil fuels, and increases the
efficiency of the energy conversion processes for both internal combustion
engines (ICE) [2, 3] and proton exchange membrane (PEM) fuel cells [4]. In
cases where hydrogen is used as a fuel for mobile applications, one of the main
problems to be solved is the lack of an adequate storage system in the vehicle.
A number of light weight hydrogen compounds such as MgH2, LiBH4, LiNH2,
LiAlH4 and BH3NH3 (BNH6) are explored because of their high theoretical
storage capacity (> 6wt. %). However, these hydrides possess slow kinetics,
high activation energy and thermodynamic stability, thus releasing hydrogen
at high temperatures [5-8]. Additionally, these compounds release toxic gases
such as NH3 and/or B2H6 during the thermal decomposition processes. In the
present work, we have successfully prepared quaternary or multinary complex
hydrides by destabilizing them with nanocrystalline MgH2, and enhancing the
reversible hydrogen storage characteristics with no toxic gas evolution [9, 10].
Experimental Details
Five different processing schemes were developed to prepare the destabilized
complex hydrides from the starting compounds such as LiBH4, LiNH2, LiAlH4,
BNH6 obtained from Sigma Aldrich. MgH2 pre-milled in high energy ball
mill under Ar/H2 was used as destabilization agent as illustrated in Figure 1.
Extensive chemical, sorption, and gas evolution characteristics were determined
using state-of-the-art tools such as Shimadzu’s FTIR spectrometer, Setaram’s
HyEnergy PCT, and Quantachrome’s Autosorb iQ sorption unit respectively.
Materials handling, loading in the ball mill and manipulation for characterization
measurements were done under nitrogen filled glove box.
Figure 1 : Processing Schemes flow chart for the synthesis of new complex hydrides
429
Results and Discussion
Li-nanoMg-B-N-H Complex Hydride: Figure
2(a) reveals the excellent reversible cycling
capacity of about 6-8 wt.% obtained with
operating sorption temperature between
200 and 250oC for the as-synthesized
complex
hydride
LiBH4/2LiNH2/
nanoMgH2. The hydrogen absorption and
desorption shows rapid kinetics with 90%
of hydrogen either absorbed or desorbed
in less than 10 minutes. Figure 2(b)
represents the mass spectrometry profile
of the very first dehydrogenation of Li-BN-H/nanoMgH2 complex hydride. The
main peak hydrogen is released at around
200oC and a shoulder peak at ~250oC,
thus comparable with the sorption cycling
characteristics shown in Figure 2(a). In
addition to the major hydrogen release, a
minor quantity of NH3 (<5%) is observed
in the initial ball milled complex hydrides.
However, after many cycling operations
the materials showed only hydrogen Figure 2 : Hydrogen sorption kinetics
species in the hydrogenation (sorption) and and MS profiles of Li-nMg-B-N-H
dehydrogenation (desorption) processes. complex hydrides.
BNH6 nanoMgH2 Complex Hydrides: Figure 3(a) represents the FTIR profiles
of the plain BNH6 and nanoMgH2 destabilized BNH6. The figure shows
the presence of B-H and N-H stretches and NH3¬ bending modes. Among
the various samples, 2MgH2 doped BNH6 demonstrated high hydrogen
decomposition with little or no B2H6 release (Figure 3(b)). The ramping kinetics
of the plain BNH6 as shown in Figure 3(c) reveals the high theoretical hydrogen
storage capacity of ~14 wt.%. However, it is discernible from Figure 3(d) that the
desorption kinetics of BNH6-2MgH2 milled for 5hours exhibited the reversible
hydrogen sorption characteristics of ~3.0wt.% at less than 100oC.
Summary
Among the eight different new complex hydrides synthesized via the inexpensive
high energy ball milling process, the Li-nanoMg-B-N-H and BNH6-nanoMgH2
excel the hydrogen storage behavior in terms of high reversible gravimetric and
volumetric capacities, lower operating temperatures with little or no toxic gas
(NH3 and B2H6) evolution. These complex hydrides are being studied further
for nanocatalyst additive optimization.
430
Figure 3 : Characterization results of plain BNH6 and nanoMgH2 destabilized BNH6
Acknowledgements
Financial support from USAID-HED program for this Tuskegee University-2iE
Foundation collaborative and exchange project is acknowledged gratefully.
Authors also acknowledge the financial support from Office of Naval Research
(ONR-DURIP), Florida Hydrogen Initiatives (FHI-UCF), Dauphin Island Sea Lab
(MESC) and National Science Foundation (NSF-CBET).
431
References
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Series in Environmentally Conscious Alternative Energy Production, Edited by Myer Kutz, ISBN
978-0-471-73911-1 (2007) 165-205.
[2] Module 3: Hydrogen Use in Internal Combustion Engines, Hydrogen Fuel Cell Engines a n d
Technologies, Rev. 0, 2001, 1-29.
[3], K. Sapru, S. Ramachandran, P. Sievers and Z. Tan, Hydrogen Internal Combustion Engine Two Wheeler On-board Metal Hydride Storage, Proceedings of the US DOE Hydrogen
Review, NREL/CP-610-32405, 2002, 1-8.
[4] R. Shinnar, The Hydrogen Economy, Fuel Cells and Electric Cars, Technology in Society, 25,
2003, 455-476.
[5] D. P. Broom, Hydrogen storage materials: the characterisation of their storage properties,
(Green energy and technology), Springer-Verlag London, ISBN 978-8-85729-221-6, 2011, 1-253.
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[7] Z. Xiong, C.K. Yong, G. Wu, P. Chen, W. Shaw, A. Karkamkar, T. Autrey, M.O. Jones, S.R.
Johnson, P.P. Edwards, W.I.F. David, High-capacity hydrogen storage in lithium and sodium amidoboranes. Nature Materials 2008, 7, 138-141.
[8] S.S. Srinivasan, P.C. Sharma, Development of Novel Nanostrucutres and Nanoscale Complex
Hydrides for Reversible Hydrogen Storage, InTech Publishing, ISBN 980-953-307-354-0, 2012.
[9] S. Srinivasan, M. Niemann, D.Y. Goswami, and E.K. Stefanakos, Hydrogen-storing hydride
complexes, U.S. Patent # 8,153,020, April 10, 2012.
[10] M.U. Niemann, S.S. Srinivasan, A. Kumar, E.K. Stefanakos, D.Y. Goswami, K. McGrath,
Processing analysis of the ternary LiNH2-MgH2-LiBH4 system for hydrogen storage, International
Journal of Hydrogen Energy, 34 2009, 8086-8093.
432
Perspectives et limites de l’intensification des procédés pour
la production de gaz de synthèse par gazéification
de la biomasse
RICHARDSON Y.a, BLIN J.a-b, TANOH S.a, TALL A.a
a Laboratoire Biomasse Energie Biocarburants 2iE-CIRAD, Fondation 2iE 01 BP 594 Ouagadougou
01, Burkina Faso
b UPR Biomasse Energie, CIRAD, B-42/16, 73, Avenue J.F. Breton, F-34398 Montpellier Cedex 5,
France
[email protected]
L’application du concept d’intensification des procédés à la gazéification de la
biomasse est relativement récent mais suscite un intérêt croissant et fournit
de réelles opportunités pour le développement de procédés économiques
de production de gaz de synthèse de haute qualité, en particulier pour les
installations de petites et moyennes puissances, adaptées au contexte de la
plupart des régions du monde et particulièrement en Afrique. Après avoir introduit
cette présentation en exposant les enjeux de la gazéification, de la production
du gaz de synthèse et de l’intensification des procédés, nous décrirons
quelques voies d’intensification récemment proposées dans la littérature telles
que la multifonctionnalité et l’intégration des systèmes de purification du gaz
de synthèse dans des réacteurs de gazéification à lit fluidisé ou encore le
développement de nouveaux concepts de gazéification catalytique intégrée [1].
Ces options technologiques sont résumées dans la figure 1
Figure 1 : Schéma des trois principales options technologiques considérées pour
l’optimisation et l’intensification des procédés de production du gaz de synthèse et de H2
par gazéification de la biomasse (adapté de [1]).
433
La première voie d’intensification des procédés aboutit à la conception de
réacteurs compacts intégrant plusieurs fonctionnalités telles que l’élimination
catalytique des goudrons, l’élimination du CO2 par adsorption, la séparation de
H2 sur membrane, et l’élimination de particules solides et d’autres contaminants
par filtration et adsorption. Cependant, la complexité de conception et de
construction de tels procédés intégrés par rapport aux procédés classiques
de gazéification limitent leur intérêt pour leur développement sur le continent
africain. Le développement de concepts innovants de gazéification catalytique
intégrée est une voie d’intensification plus prometteuse pour solutionner les
verrous technologiques dans les pays en développement. Cette stratégie sera
illustrée par le développement de réacteurs catalytiques d’oxydation partielle
à temps courts et l’intégration de nanocatalyseurs dans le combustible. Ce
dernier concept innovant qui fait l’objet des recherches actuelles au LBEB sera
décrit plus en détail à travers des récentes études menées sur la pyrolyse et la
gazéification de biomasses [2-4]. Enfin, en considérant les limites et les enjeux
de l’intensification des procédés, des recommandations seront proposées pour
le développement de technologies innovantes de gazéification adaptées aux
ressources et aux besoins actuels et futurs de l’Afrique.
Références bibliographiques
1. A short overview on purification and conditioning of syngas produced by biomass gasification:
catalytic strategies, process intensification and new concepts, Y. Richardson, J. Blin, A. Julbe.
Progress Energy Combust. Sci. 38 (2012) 765-781.
2. In situ generation of Ni metal nanoparticles as catalyst for H2-rich syngas production from
biomass gasification, Y. Richardson, J. Blin, G. Volle, J. Motuzas, A. Julbe. Appl. Catal., A 382
(2010) 220-230.
3. Influence of impregnated metal on the pyrolysis conversion of biomass constituents, F.-X.
Collard, J. Blin, A. Bensakhria, J. Valette, J. Anal. Appl. Pyrol. 95 (2012) 213–226.
4. Characterization and catalytic investigation on in-situ generated Ni metal nanoparticles during
wood pyrolysis. Y. Richardson, J. Blin, G. Volle, J. Motuzas, A. Julbe. En préparation.
434
Typologie des filières agrocarburants et effets structurants
sur le développement du Burkina Faso
DJERMA GATETE C.1
1 Doctorant à l’Université Paris 11 et à l’Institut international d’ingénierie de l’eau et de l’environnement
(2iE), Laboratoire Biomasse Energie et biocarburants (LBEB), 01 BP 594 Ouagadougou, Burkina
Faso / Tel.: +226 70 30 26 29, Email : [email protected]
Mots clés : Agrocarburants, Burkina Faso, analyse multicritères, modèle de
filière.
Key words : Biofuels, Burkina Faso, Multicriterial analysis, sector models.
Code JEL : Q16 – O12 – O13 – O22
Abstract
The development of biofuels has had an interest in the South countries with
the idea that it can be a source of development opportunities through potential
structural effects. But the type of structural effects depends on the biofuels
sector models that are built.
This article aims firstly to explain what structural impacts can be trained by
each biofuel models and secondly, to make a classification of these models
according to these structural effects. This is to answer the question: what model
(s) provides greatest structural impacts on the development of Burkina Faso?
So, a factorial analysis from 27 variables has built actually 5 biofuels models in
Burkina Faso. The ELECTRE 3 multicriteria analysis is used to rank the models
according to these criteria and their structural effects.
Résumé étendu
Les agrocarburants (AC) ont connu à la suite de la hausse du prix du pétrole de
2002 un regain d’engouement dans les pays du Sud. Trois arguments justifient
cela: ils sont considérés comme un moyen de réduire la dépendance énergétique
au pétrole, comme une façon de lutter contre le réchauffement climatique et les
émissions de gaz à effet de serre (GES), et enfin comme une opportunité de
développement rural (emploi et revenu pour les populations rurales, fourniture
d’énergie pour des projets sociaux, etc.).
435
Ainsi, l’accès à des services énergétiques de qualité fournis aux populations des
pays en développement (PED) est mis en relation avec des effets structurants
pour le développement (Dubois 2008). Pour que les AC puissent jouer ce rôle
moteur dans le développement rural, c’est-à-dire dans la lutte contre la pauvreté
et l’amélioration des conditions de vie des populations rurales, à la suite de
Mwakasonda et Farioli (2012) nous faisons l’hypothèse que cela suppose qu’ils
soient développés dans le cadre d’une stratégie claire et partagée entre les
acteurs politiques, sociaux et économiques : l’Etat, les producteurs agricoles,
les opérateurs économiques, les ONG, les associations, les investisseurs
étrangers, les collectivités locales, la société civile, etc (Muller 1985 ; 2004).
Cela suppose alors que les modèles de filières en construction contribuent à
apporter des effets structurants sur le développement du pays. Des modèles de
filières qui, eux même se définissent à partir des stratégies d’acteurs, des modes
de coordination au sein de chaque modèle de filière entre tous les acteurs. Dès
lors, se pose la question de l’impact des typologies de filières et leurs effets
structurants potentiels sur le développement économique.
Cet article cherche d’une part à expliquer les différents types d’impacts
structurants entrainés par chaque modèle type de filière agrocarburant et
d’autre part, à hiérarchiser ces modèles selon ces effets structurants. Il s’agit
de répondre à la question : quelle (s) modèle (s) de filières apporte (ent) le plus
d’impacts structurants sur le développement du Burkina Faso ?
Afin de répondre à cette question de recherche, l’article s’inspire d’analyse filière
afin d’aboutir à une construction d’une typologie des filières agrocarburants
émergeants au Burkina Faso. Elle s’inspire en outre de l’approche structuraliste
des théories du développement afin de discuter des effets structurants potentiels
du développement des agrocarburants au Burkina Faso. Utilisant le champ de
l’analyse des politiques publique, nous avons abouti à l’identification des priorités
nationales affichées et les effets structurants visés dans les politiques publiques.
Cette démarche aboutit à la construction de critères qualitatifs et quantitatifs
sur lequel est évalué chaque modèle de filière. L’approche méthodologique est
complétée par une analyse multicritères de type ELECTRE 3 qui permet de
hiérarchiser ces modèles de filières selon les critères pré-identifiés (Maystre et
al., 1994).
L’article est construit en trois parties. La première partie est une analyse des
politiques publiques burkinabé et une réflexion sur les effets structurants
potentiels des filières agrocarburants. Partant d’une analyse approfondie de
certains documents de politiques de développement nous avons relevé les
points d’inflexion, les objectifs principaux communs à toutes ces politiques. Ce
travail a permis de construire un argumentaire sur le choix des effets structurants
ciblés dans ces politiques et sur le choix de critères jugés comme variables clés
majeures dans ces mêmes politiques. Il s’agit de l’amélioration des conditions
436
de vie des populations rurales et à ce titre l’emploi, les revenus paysans,
l’accès à l’énergie ont été identifiés comme critères. Il s’agit aussi de la balance
commerciale et du budget de l’Etat et enfin de la modernisation de l’agriculture.
La deuxième partie est consacrée à l‘analyse des filières agrocarburants au
Burkina Faso et aboutit à l’identification de modèle de filière actuellement en
construction. A partir de données d’enquêtes de terrain réalisées en Mars et
avril 2012 auprès d’acteurs de la filière et notamment des promoteurs de projets,
une base de données de 27 variables descriptives des projets en cours et des
rôles des acteurs a permis de construire une matrice des rôles de la filière. Cette
base de données a permis en outre de réaliser une analyse factorielle afin de
construire une cartographie des filières et d’identifier des modèles de filières.
Cette modélisation des filières a servi à identifier 5 modèles de filières.
Ces 5 modèles de filières ont été comparés dans la troisième partie de l’article.
Il s’est agi d’évaluer chaque modèle de filière sur la base des critères identifiés
à la partie 1 de l’article. Cette analyse multicritères s’appuiera sur une enquête
auprès des acteurs des filières et de personnes ressources qui se déroulera en
février et mars 2013 et qui permettra à ces acteurs d’évaluer chaque modèle de
filière. Cette évaluation des modèles aboutira à la construction d’une matrice
des évaluations sur laquelle est appliqué le programme ELECTRE 3 afin de
hiérarchiser ces modèles. Cette hiérarchisation des modèles permet d’identifier
le(s) modèle(s) ou scénarios de modèles apportant le plus promoteur pour le
développement du Burkina Faso car apportant le plus d’effets structurants.
Références
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that biofuel development works for small farmers and communities, pag. 32.
Maystre et al., 1994. Méthodes multicritères ELECTRE, Presse polytechniques et universitaires
Romandes, Collection Gérer l’environnement, 323p
Muller P., 2004. Les politiques publiques, PUF, coll. «Que sais-je», n°2534, pag. 128.
Muller P., 1985. Un schéma d‘analyse des politiques sectorielles, Revue française de science
politique, Vol. 35, n°2, pag. 165–189.
Mwakasonda S., Farioli F., 2012. Social Impacts of Biofuel Production in Africa, Bioenergy for
Sustainable Development in Africa, pag. 323–334.
437
Etude comparative de la fabrication de panneaux de
particules à base de bagasse de canne à sucre et de balle de
riz : cas des résines Phénol-Formol, Isocyanate, et Mélamine
Urée Formol.
Béli NEYA1; Jean-Hugues THOMASSIN2
1 INERA/DPF 09 BP 8645 Ouagadougou 09, Burkina Faso, Courriel : [email protected]
2 ENSIP/Université de Poitiers, 1 rue Marcel Doré 86022 Poitiers Cedex
courriel : [email protected]
Introduction
Au Burkina Faso, les importations de bois représentent une dépense importante
(supérieure à 2 milliards de francs CFA, et les importations pour l’isolation de
panneaux et produits dérivés représentent 1 milliard de francs CFA . Pour
ces derniers, l’estimation du marché dans les prochaines années prévoit
une augmentation de la demande de l’ordre de 7 à 9 % du fait de la politique
gouvernementale de décentralisation et de développement de l’urbanisation. Les
importations liées au bois pèsent donc énormément sur la balance commerciale
du pays déjà largement déficitaire : il devient donc nécessaire de réduire les
importations en développant des produits alternatifs, utilisant par exemple les
fibres végétales locales pour la fabrication de panneaux de particules. Cette
communication présente des travaux réalisés avec la bagasse de canne à sucre
et de balle de riz en utilisant différents types de colle pour leur fabrication.
Méthodologie
Matières végétales utilisées
Il s’agit de la balle de riz obtenue après décorticage du riz et de la bagasse
de canne à sucre résidu provenant de la fabrication du sucre collectés à Bobo
Dioulasso (SONACOR) et à Banfora (SOSUCO). Toutes les matières végétales
ont été séchées à l’étuve à 105°C avant utilisation. Ces matières premières
n’ont subi aucun autre traitement (calibrage, broyage, ...).
Colles utilisées
Trois types de colles ont été utilisé : une colle Mélamine-Urée-Formol (MUF),
une colle de type polyisocyanate (PMDI) et une de type phénol-formol (PF).
438
Fabrication des panneaux
Différents mélanges ont été testés : ils étaient obtenus dans des proportions
massiques entre les constituants. La colle PMDI a été adjoint au PF dans des
proportions variant de 10 à 30 % (PF/PMDI) ; pour tous les essais la proportion
de colle utilisée par rappaort à la biomasse a été de 10%. Après le mélange de
la biomasse et de la colle qui est effectué à l’aide d’un malaxeur, le produit est
placé de manière homogène dans un moule (dimensions 350 x 310 mm) et est
soumis à un pressage manuel. L’ensemble compacté sera placé entre deux
plaques métalliques pour un pressage à chaud effectué selon un programme à
trois cycles correspondant à une variation de l’intensité de la pression et dure
7,5 minutes au total ; la température des plateaux est maintenue à 195°C.
Caractérisation des panneaux
Les essais de traction perpendiculaire sont réalisés avec des morceaux de
50 x 50 mm à l’aide d’une machine à traction relié à un ordinateur pour un
enregistrement automatique des résultats; les caractéristiques des panneaux
sont déterminées selon l’essai V20 pour les éprouvettes brutes et l’essai
V100 modifié pour les éprouvettes humidifiées (Norme DIN EN 119) afin de
déterminer la résistance à l’humidité des panneaux. La mesure de la densité
devait permettre d’évaluer la consistance des panneaux
Résultats et discussion
Fabrication des panneaux à partir de balle de riz
Le tableau 1 regroupe l’ensemble des tests effectués et les résultats obtenus.
Tableau 1 : Caractéristiques des panneaux fabriqués à partir de balle de riz
Colle utilisée
(%)
Traction, V20
(MPa)
Gonflement
(%)
Traction, V100
modifié (MPa)
PF (10 %)
Densité des
échantillons
(kg/m3)
555
-
-
-
PF (10 %)
PF (10 %)
PF (10 %)
PF/PMDI (9/1) (10 %)
PF/PMDI (9/1) (10 %)
PF/PMDI (8/2) (10 %)
PF/PMDI (8/2) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PMDI (10 %)
PMDI (10 %)
MUF (10 %)
649
733
745
739
725
737
847
751
736
785
790
708
771
745
0,078
0,064
0,135
0,165
faible
0,149
0,196
0,050
0,092
0,360
0,086
31,8
92,5
33,8
12,6
29,34
5,4
150
0,026
-
439
Les différentes valeurs mesurées sur les panneaux obtenus avec la colle PF et
la balle de riz restent bien inférieures aux valeurs préconisées dans les normes
indiquant la mauvaise qualité des panneaux obtenus du fait probablement d’un
problème de prise entre la résine et la biomasse. Seuls les résultats obtenus avec
la colle PMDI seule indiquent une densité moyenne de panneaux de 708 kg/m3
et une bonne valeur de résistance à la traction perpendiculaire (V20) de 0,36
MPa. Le gonflement est également réduit puisqu’il n’est que de 5,4 % indiquant
une résistance bien meilleure des panneaux à l’humidité. L’ajout de colle PMDI
à la colle PF n’améliore pas considérablement les résultats obtenus. La traction
perpendiculaire à sec (V20) mesurée sur les morceaux de panneaux à base de
balle de riz avec de la résine mélamine urée-formol est faible (0,086 MPa) et la
tenue à l’humidité très mauvaise car le gonflement après ébouillantage est de
l’ordre de 150 % !
Fabrication de panneaux à partir de bagasse de canne à sucre
L’ensemble des résultats obtenus lors de la fabrication de panneaux à partir de
bagasse en utilisant différentes sortes de colles figurent dans le Tableau 2.
Tableau 2 : Caractéristiques des panneaux fabriqués à partir de bagasse de canne à sucre
Colle utilisée
(%)
PF (10 %)
PF (10 %)
PF (10 %)
PF (10 %)
PF/PMDI (9/1) (10 %)
PF/PMDI (9/1) (10 %)
PF/PMDI (8/2) (10 %)
PF/PMDI (8/2) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PF/PMDI (7/3) (10 %)
PMDI (10 %)
PMDI (10 %)
MUF (10 %)
Densité des
échantillons
(kg/m3)
818
828
809
773
847
802
790
716
803
724
860
811
713
690
745
Traction, V20
(MPa)
Gonflement
(%)
0,450
0,357
0,432
0,355
0,394
0,433
0,916
0,283
22
16,7
24,8
Traction,
V100 modifié
(MPa)
0,213
0,286
0,16
28,7
38
26,8
6,08
46
0,11
0,095
0,15
0,749
-
Les valeurs de résistance à la traction (V20) mesurées sur les morceaux
provenant de deux panneaux sont respectivement de 0,45 MPa et 0,35 MPa, ce
qui traduit de bonnes propriétés mécaniques et une meilleure cohésion entre la
colle et la matière végétale. Les essais de gonflement indiquent des valeurs de
22 % et 16,7 %, indiquant une certaine résistance à l’humidité. Les essais de
traction après ébouillantage (V100 modifié) conduisent à des valeurs inférieures
à celles obtenues avec l’essai V20, mais traduisent tout de même une certaine
résistance des panneaux au gonflement.
440
L’utilisation de colle PMDI conduit à de très bons résultats. Pour des échantillons
de densité égale à 713 kg/m3, les valeurs de résistance à la traction
perpendiculaire sont de 0,91 MPa pour l’essai V20 et 0,74 MPa pour l’essai
V100. La tenue à l’eau est également excellente puisque le gonflement n’est
que de 6,08 %. L’utilisation de mélanges de PF/PMDI conduit à des résultats
décevants. La résistance à la traction perpendiculaire, n’est pas profondément
modifiée par l’emploi de mélanges de colles aussi bien lors de l’essai V20 que
de l’essai V100. En effet, on obtient dans tous les cas une valeur proche de
0,4 MPa pour l’essai V20, alors que les valeurs obtenues pour l’essai V100
semblent diminuer avec l’ajout de PMDI à la résine PF. De même que pour la
balle de riz, un panneau à base de bagasse a été fabriqué avec de la colle MUF.
La résistance à la traction perpendiculaire à sec est moyenne (0,283 MPa) mais
nettement supérieure à celle obtenue avec la balle de riz. La tenue à l’eau est ici
aussi mauvaise (gonflement d’environ 46 %).
Conclusions et perspectives
La bagasse semble mieux adaptée par rapport à la balle de riz dans la fabrication
des panneaux de particules. Une hypothèse pour expliquer ce comportement
est l’hétérogénéité granulaire des fibres de bagasse par rapport à celles de
la balle de riz. La colle PMDI semble de loin la meilleure pour obtenir des
panneaux possédant de bonnes propriétés mécaniques et une bonne résistance
à l’humidité. Les résines PF conduisent à de bons résultats. Les mélanges de
colles PMDI/PF n’ont pas donnés les résultats escomptés. Ces essais thermiques
sont prometteurs
Mots clés : résines, traction ; panneaux de particules , bagasse, balle de riz ;
faisabilité
441
Caractérisation minéralogique et thermo-physique
des blocs de latérite taillée pour la construction des
éco-bâtiments au Burkina Faso.
Abdou LAWANE1- 2*, Anne PANTET1- 2, Adamah MESSAN1
Raffaele VINAI1, Jean Hugues THOMASSIN1
1 Laboratoire Eco-Matériaux et Techniques de Constructions (LEMC) au 2iE, 01 BP 594
Ouagadougou 01, rue de la Science, Burkina Faso, www.2ie-edu.org
2 Laboratoire Ondes et Milieux Complexes (LOMC) à l’université du Havre, Bâtiment COREVA - 53
rue de Prony - BP 540 - 76058 Le Havre Cedex
* Corresponding author: [email protected],
Résumé
Cet article présente les travaux de caractérisation minéralogique et thermophysique menés dans les carrières de bloc de latérite taillées (BLT) de Dano,
localité située dans le sud-ouest du Burkina Faso sur la RN 12, au sud de Pâ
et à 60 km de la frontière du Ghana. Des essais aux DRX et au MEB ont été
réalisés sur des échantillons broyés de latérite indurée pour la caractérisation
minéralogique des BLT. La teneur en eau et les poids volumiques ont été
déterminés conformément à la NF P 94-050. Le poids spécifique est déterminé
grâce au pycnomètre à air selon la norme EN 1097-7 tandis que la porosité a
été déterminée à partir d’une prosimètre à mercure. Les paramètres thermiques
déterminés se résument à la conductivité thermique (λ), la capacité spécifique(C)
et la diffusivité (D).
Le principe utilisé pour la détermination de ces paramètres thermiques consiste
à fournir à la brique une source de chaleur constante à partir des sondes qui y
sont implantées. Il en résulte une augmentation de la température en fonction
du temps aux emplacements des sondes et qui se propage dans la brique.
Les résultats de la DRX ont montré que la latérite de Dano contient principalement
de la kaolinite, du quartz et la de goethite. La kaolinite représente plus de 50%
des minéraux détectés. La teneur en hématite est relativement faible (4,8-7,3%)
tandis que la ferrite et l’anatase sont à l’état de traces (0.1-3%). L’observation au
MEB a révélé une macroporosité importante et une insuffisance de cimentation
par endroits entre les grains. Ces résultats pourraient expliquer l’hétérogénéité
des propriétés mécaniques au sein d’une même carrière de latérite.
Les paramètres thermo-physique des échantillons mesurés à sec en différents
442
points de la carrière ont donné des moyennes suivantes : (i) conductivité de
0.510 W/m.k, (ii) chaleur massique de 1,45 MJ/m3.K, (iii) diffusivité de 0,36
mm²/s, A la suite, une corrélation entre la conductivité et la densité sèche d’un
part, entre la conductivité et la porosité d’autre part, enfin une relation entre la
conductivité et la teneur en eau.
Il en résulte : (i) une augmentation exponentielle de la conductivité en fonction
de la densité sèche, (ii) une diminution de la conductivité lorsque la porosité
augmente, (iii) une augmentation linéaire de la conductivité en fonction de la
teneur en eau.
Mots clés : BLT, minéralogie, thermique.
443
Gazéification catalytique au CO2 de charbons issus
de la cabosse de cacao
S. TANOHa, Y. RICHARDSONa, J. BLINa-b, A. CHANGOTADEa
a Laboratoire Biomasse Energie Biocarburants 2iE-CIRAD, Fondation 2iE 01 BP 594 Ouagadougou
Burkina Faso
b UPR Biomasse Energie, CIRAD, B-42/16, 73, Avenue J.-F. Breton, F-34398 Montpellier Cedex
5, France
[email protected]
La valorisation de la biomasse lignocellulosique par gazéification se positionne
aujourd’hui comme une filière pertinente pour la production d’électricité en
cogénération, ou de carburants synthétiques et autres produits chimiques
d’intérêt. Par ailleurs, l’utilisation directe ou indirecte du dioxyde de carbone
(CO2) comme matière première pour la synthèse de produits chimiques suscite
un intérêt croissant car elle contribue non seulement à réguler les émissions de
gaz à effet de serre, mais aussi elle fournit de nouveaux défis pour la catalyse
et de nouvelles opportunités pour l’industrie chimique [1-3]. Dans ce contexte, la
gazéification de la biomasse au CO2 pour la production de gaz de synthèse est
une voie particulièrement attractive pour la Co-valorisation de la biomasse et du
CO2 en carburants et produits chimiques d’intérêt. La réactivité des matériaux
carbonés au CO2 est cependant plus faible que leur réactivité à l’air, à l’oxygène
ou à la vapeur d’eau et peut être améliorée en utilisant des catalyseurs [4]. Une
stratégie catalytique prometteuse consiste à insérer par imprégnation, au sein
de la matrice ligno-cellulosique de la biomasse, un sel métallique de Fe, dont
les phases actives sont générées in-situ au cours de l’étape de pyrolyse, sous
forme de nanoparticules (NPs) de métal ou d’oxyde métallique bien dispersées
au sein du combustible [5]0.
Nos travaux visent à étudier la gazéification au CO2 de la cabosse de cacao
préalablement imprégnée avec des solutions aqueuses de nitrate de fer. La
cabosse de cacao est un résidu de la récolte des fèves de cacao. Ce résidu
est disponible en grandes quantités en Côte d’Ivoire. La production de 1 kg
de cacao génère 8 kg de résidus humide selon Agence Nationale d’Appui
au Développement Rural ANADER(RCI). Des projets sont en cours pour la
valorisation énergétique des cabosses de cacao à Méagui, en Côte d’Ivoire.
Matériels et méthodes
Dans un premier temps, la cabosse de cacao a été caractérisée en termes
444
d’analyses immédiates et de composition macromoléculaire. Les résultats sont
présentés dans le tableau 1 ci-dessous.
Analyse immédiate – cabosse cacao
Taux d’humidité(%)
81,43
Taux Matière volatile(%)
70,12
Taux de cendre (%)
Taux de carbone fixe (%)
Composition macromoléculaire
0
Taux extractive(%)
Taux cellulose(%)
6.82
7,67
Taux de hemicellulose (%)
57.83
22,21
Lignines (%)
27.68
La gazéification au CO2 a été étudiée par analyse thermogravimétrique sur
un analyseur SETARAM Setsys Evolution. Des conditions expérimentales
spécifiques ont été sélectionnées dans le but de limiter les phénomènes de
diffusion et de transferts de chaleur, et favorisant le contrôle cinétique par la
chimie de la gazéification. La gazéification catalytique au CO2 du charbon
issu de la cabosse de cacao a été étudiée en mode non-isothermel en faisant
varier deux paramètres : la teneur en fer contenue dans la cabosse de cacao
après l’étape d’imprégnation et la température de pyrolyse de la cabosse.
Pour faire varier le premier paramètre, des solutions de nitrates à différentes
concentrations (0.1 M, 0.5 M, 1 M) ont été utilisée pour l’imprégnation de la
cabosse (temps de contact de 4 h). Des températures de pyrolyse variant de
600 à 800°C ont été appliquées au cours de la phase de pyrolyse s’opérant
dans l’ATG avant la gazéification. La réactivité du charbon en gazéification a
été évaluée à l’aide de différents paramètres tels que le taux de conversion (1)
et la réactivité (2). L’application d’un modèle cinétique d’ordre 1 a permis dans
certains cas d’évaluer l’énergie d’activation (3).
(1)
formule de calcul du taux de conversion
𝑋𝑋 =
(2)
(3)
𝑚𝑚0 − 𝑚𝑚𝑡𝑡
𝑚𝑚0 − 𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
formule de calcul de la réactivité
𝑟𝑟 =
𝑑𝑑𝑑𝑑
=
𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑚
−1
0 −𝑚𝑚 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐
modèle cinétique d’ordre 1
ln(−
𝑑𝑑𝑑𝑑
𝑑𝑑𝑑𝑑
ln(1 − 𝑋𝑋)
𝐸𝐸
𝐴𝐴𝐴𝐴
)=−
+ ln
2
𝑇𝑇
𝑅𝑅𝑅𝑅
𝛽𝛽𝛽𝛽
445
Résultats et discussion
Les premiers résultats réalisés à une température de pyrolyse de 600°C ont
montrés que la présence de fer a pour effet d’augmenter la température
de gazéification au CO2 du charbon (figures 1 et 2). Des expériences
complémentaires sont en cours pour tenter d’expliquer de tels phénomènes qui
diffèrent des effets catalytiques du fer généralement rapportés dans la littérature
[6,7].
Figure 1 : Réactivité en fonction de la température lors de la gazéification au CO2 non
isotherme de charbons obtenus par pyrolyse à 600°C de cabosses de cacao imprégnés
avec des solutions de nitrate de fer de concentrations différentes.
Figure 2 : Taux de conversion en fonction de la température lors de la gazéification au CO2
non isotherme de charbons obtenus par pyrolyse à 600°C de cabosses de cacao imprégnés
avec des solutions de nitrate de fer de concentrations différentes
446
Références bibliographiques
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Convers. Manage. 38, S373.
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Ma, Haibin Li Effects of metal catalysts on CO2 gasification reactivity of biomass char, Biotechnology
Advances 27 (2009) 568-572
447
Analyse du comportement de planchers mixtes bois-béton
E. FOURNELY1-2, B. XU3, A. MESSAN4, A. BOUCHAIR1-2-4
1 Clermont Université, Université Blaise Pascal, Institut Pascal, BP 10448, F-63000 ClermontFerrand, France
2 CNRS, UMR 6602, Institut Pascal, F-63171 Aubière, France
3 State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology,
Dalian 116024, Chine.
4 2IE, Ouagadougou, Burkina Faso
[email protected]; [email protected]; [email protected];
[email protected]
1. Introduction
Les structures mixtes sont des solutions viables pour les ouvrages de génie
civil en constructions neuves et en réhabilitation. Dans les planchers, en plus
de la maîtrise du poids, la mixité permet d’obtenir une rigidité flexionnelle
importante. Cependant, l’efficacité du fonctionnement mixte dépend largement
de la connexion mécanique entre les deux matériaux. L’association des deux
matériaux de caractéristiques physiques et mécaniques différentes présentent
plusieurs avantages [1-2]. En effet, le bois apporte l’isolation thermique, la rigidité
et la résistance en traction et le béton apporte la résistance en compression et
la résistance phonique, la masse et constitue une barrière à la propagation du
feu. Différentes techniques de connexion entre le bois et le béton existent mais
elles constituent des systèmes constructifs non traditionnels et par conséquent
elles ne sont pas couvertes par les règles normatives telles que les Eurocodes
[3]. Elles nécessitent des études spécifiques en vue de justifier et de valider
leurs performances mécaniques car peu d’études existent sur le sujet. Dans
cette étude, une solution existante de connexion par tubes métalliques entre
bois lamellé-collé et dalle béton armée par treillis soudé (système Sylvabat –
Paris-Ouest) et des résultats d’essais sont présentés [4-5]. En complément aux
essais sur le plancher complet à échelle 1, des essais de cisaillement (push-out)
sont réalisés sur des éprouvettes élémentaires bois-béton pour déterminer la loi
force-déplacement des connecteurs.
En complément à l’étude expérimentale, une approche numérique est initiée
[6-7]. Elle se base sur les lois élémentaires force-déplacement, données
par les essais, et utilisées pour la prévision du comportement en flexion du
plancher bois-béton. La modélisation numérique en cours de développement
est comparée aux résultats d’essais réalisés sur un plancher complet de 27 m²,
au moins en phase initiale de comportement. La modélisation permet d’évaluer
448
et de comprendre le comportement mixte associant le bois et le béton. La
démarche de l’étude a l’ambition d’être étendue à des matériaux locaux utilisant
du bois massif ou transformé en association avec des bétons locaux et des
connecteurs adaptés en combinant expérimentation et modélisation numérique.
2. Etude expérimentale des matériaux et de la connexion
L’étude expérimentale concerne des essais de cisaillement direct de connecteurs
individuels ou en groupe. Il s’agit de déterminer la loi force-déplacement pour
chaque connecteur dans la direction parallèle au fil du bois. D’autres essais
sont réalisés sur des planchers mixtes entiers composés chacun de quatre
poutres connectées [8]. Les essais ont été menés sous chargements statiques
et cycliques mais seule la partie statique est exploitée ici pour caler le modèle
numérique et obtenir les bases d’une étude paramétrique qui permet de déduire
des méthodes de calcul analytiques les plus précises possibles pour ce type de
structures.
2.1. Caractéristiques des matériaux
Les éprouvettes de béton testées à 28 jours [8] ont donné les résistances
suivantes : compression (fc,moy=26,4 MPa) et traction (ft,moy=2,2 MPa). Le
bois utilisé est un lamellé collé de classe GL24h avec une masse volumique
caractéristique de 380 kg/m3 et les caractéristiques mécaniques du tableau 1.
Tableau 1. Caractéristiques mécaniques du bois GL24h
ft,0,k f t,90,k f c,0,k f c,90,k f v,k E 0,moyen E 90,moyen Gmoyen
16,5 0,40 2 4
2,7
2,7 11600 390
750
2.2. Caractérisation des connecteurs
Les connecteurs entre les poutres en bois et la dalle en béton sont réalisées par
des tubes en acier insérés dans la partie supérieure de la poutre en bois d’un côté
et noyés dans la dalle béton dans l’autre. La caractérisation des connecteurs se
fait sur la base d’essais de cisaillement direct avec mesures de déplacements
et de force appliquée (Fig. 1). Il est nécessaire de prendre des précautions pour
limiter les rotations entre le bois et le béton et le frottement entre l’éprouvette
testée et le support de maintien dans le dispositif expérimental. Les dimensions
de la partie en bois sont de Lxbxh = 600x110x270 mm. Le connecteur en tube,
d’épaisseur 2mm et d’acier S235, a un diamètre de 70 mm et une longueur de
70 mm. Une partie du connecteur (40 mm) est insérée dans le bois en réalisant
une rainure circulaire. Ainsi, le transfert d’effort de cisaillement entre le tube et
le bois est réalisé par pression diamétrale sur une large surface que constitue la
surface extérieure et intérieure du tube.
449
90
80
60 cm
7 cm
L
h
F (kN)
Ceci est favorisé par le mode de mise en place qui consiste à réaliser une
rainure ajustée juste avant l’enfoncement du tube pour éviter les évolutions des
dimensions dans le temps. De plus, la déformation du tube associée à celle
du bois donne un caractère ductile à la loi de comportement en glissement
longitudinal, ce qui permet une certaine redistribution des efforts entre les
connecteurs.
70
60
50
40
1b-1
1b-2
1b-3
30
20
10
b
g (mm)
0
05
10
15
20
Fig. 1. Courbes force-glissement et éprouvette après essai (direction //, 1 connecteur)
La figure 1 montre les courbes obtenues pour les trois éprouvettes testées sous
chargement statique. Une certaine ductilité est observée et la ruine finale se produit
après une grande déformation du tube et du bois qui l’entoure. L’observation
des éprouvettes après essais fait apparaître des plastifications dans le bois en
enfoncement et dans le connecteur, ainsi que la dégradation du béton. Le bois
atteint sa rupture finale par la mobilisation de différentes composantes qui sont
la compression locale autour du tube, le cisaillement à l’intérieur du tube et la
traction perpendiculaire. La partie béton subit un écrasement sous le connecteur
et des fissurations sur l’ensemble de sa surface, puis un éclatement autour de
la connexion. Les résultats des 3 essais présentés en figure 1 montrent une
dispersion sensible des rigidités mais une faible dispersion des résistances
(environ 75 kN par connecteur).
3. Essai de plancher mixte
Les éléments de plancher sont constitués de 4 poutres en bois lamellé-collé de
type GL24h, de section (270x130) mm² et d’une dalle en béton B25 (Fig. 2). Le
choix de la distribution des connecteurs a pour objectif d’obtenir une répartition
uniforme des efforts de cisaillement dans l’ensemble des connecteurs sous
charge uniforme.
6,00
4,50
Dalle BA
(ép. 7cm)
1,20 1,201,20
0,45
0,45
23
Poutre
bois GL24h
25
30
35
50
40
Connecteurs de 70 mm
288 cm
Fig. 2. Configuration du plancher testé avec positions des connecteurs
450
55
60
Les courbes moment-flèche montrent un comportement quasi-linéaire jusqu’à
atteindre un moment d’environ 330 kN.m. La rupture finale s’est produite en
traction dans le bois avec une contrainte estimée proche de sa valeur résistante.
La connexion a permis d’avoir une rigidité et une résistance supérieures à 2,3
fois celles des poutres en bois seules. Les glissements à l’interface bois-béton
sont restés faibles (inférieurs à 1 mm). Ceci montre l’efficacité de la connexion
et son fonctionnement avec une certaine réserve de ductilité.
4. Conclusion
Les résultats expérimentaux de connecteurs montrent un comportement
ductile. La rupture finale du bois et du béton s’est produite après un glissement
raisonnable à l’interface bois-béton. Les essais de planchers mixtes montrent
un comportement quasi-linéaire sur une grande partie du chargement et une
rupture au niveau de zone tendue des poutres en bois. Peu de glissement, entre
les deux composants, s’est produit dans le plancher ce qui montre l’efficacité
de la connexion. Un modèle numérique, tenant compte du caractère fragile et
dissymétrique du bois et du béton, est en cours de développement. Il permet
d’avoir une référence utilisable pour analyser des aspects tels que la définition
de la largeur efficace de la dalle béton en fonction de sa rigidité relative par
rapport à la poutre en bois, l’effet bidirectionnel de la dalle et la distribution des
connecteurs. La démarche peut être appliquée en utilisant des matériaux locaux
et des connexions adaptées.
Références
[1] Ceccotti A., « Composite concrete–timber structures », Prog. Struct. Engng Mater, vol. 4, n° 3,
2002, p. 264–275.
[2] Faggiano B., Marzo A., Formisano A., Mazzolani F.M., « Innovative steel connections for the
retrofit of timber floors in ancient buildings - A numerical investigation ». Computers and Structures,
vol. 87, n° 1-2, 2009, pp. 1-13.
[3] EN 1994-1-1, Eurocode 4 - Calcul des structures mixtes acier-béton - Partie 1-1: Règles
générales et règles pour les bâtiments, CEN, 2004.
[4] Fournely E., Racher P., « Cyclic and seismic performances of a timber-concrete system – local
and full scale experimental results », CIBW18/35-15-5, Kyoto, 09/2002, 10 pages.
[5] Estrella J., Modélisation numérique du plancher mixte bois béton (Paris – Ouest) validation et
comparaison de modèles, mémoire d’ingénieur, CUST, 107 p., juin 2005.
[6] Bujnak J., Bouchaïr A., « Numerical model for steel concrete composite beam with partial shear
connection», 4th Eurosteel Conf., 06/2005, Maastricht, vol. B (4.3), p. 17-24.
[7] Fournely E., Bujnak J., Bouchaïr A., « Etude numérique et expérimentale de planchers mixtes
bois-béton ». 27èmes Rencontres Universitaires du Génie Civil (AUGC), Saint-Malo, 3-5 juin
2009, papier 03/30, 13 pages
[8] Lecrompt C., Comportement cyclique du plancher mixte bois-béton développé par Paris-Ouest.
Mémoire d’ingénieur, CUST, 2001.
451
Optimization of conditions for preparing activated carbons
derived from Oil Palm Shells wastes using the Methodology
of Experimental Design
KOUOTOU D.1-3 ; BAÇAOUI A.2; NGOMO MANGA H.1; KETCHA MBADCAM J.1;
GUEYE M.3; RICHARDSON Y.3; BLIN J.3
1 Laboratoire de Chimie Physique et Théorique, Département de Chimie Inorganique, Faculté des
Sciences, Université de Yaoundé I, BP 812 Yaoundé - Cameroun.
2 Laboratoire de Chimie Organique Appliquée, Département de Chimie, Faculté des Sciences
Semlalia Marrakech, Université Cadi Ayyad, BP 2390 Marrakech - Maroc.
3 Laboratoire de Biomasse, Energie et Biocarburant, Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de
l’Environnement, 01 BP 594 Ouagadougou 01- Burkina Faso.
Abstract
In the present work, the activated carbons derived from oil palm shells wastes
have been prepared by physicochemical activation. The most influential factors
retained were: The activation temperature (601–799°C) and the impregnation
ratio (0.6-3.4) on the three responses: the activated carbon yield(R/AC), the
iodine and the methylene blue adsorption capacities (I2/AC-H3PO4/H2O; BM/
AC-H3PO4/H2O) were investigated. The Methodology of Experimental Design
was used to optimize the conditions of preparing the activated carbons. In the
experimental domain investigated, the optimum conditions were: the activation
temperature of 770°C and the impregnation ratio of 2/1 which conducted to
R/AC of 52.10%; I2/AC-H3PO4/H2O of 697.86mg/g and BM/AC-H3PO4/H2O
of 457.36mg/g. These conditions were revealed to be optimum conditions
for producing activated carbons with the well compromise of desirability. The
activated carbons so prepared were characterized by Infrared spectroscopy,
the titration of functional groups by Boehm method, the pH of zero point charge
(pHpzc), the Scanning Electron Microscopy (SEM) and the determination of
specific surface area using BET method. The results showed that the surfaces
of activated carbons were essentially formed of basic functional groups, with a
pHpzc of 6.6. The SEM presented a distribution of micropores and mesopores.
The activated carbons so obtained are good adsorbents for the removal of dyes
and pesticides in surface waters.
Keywords : Optimization, activated carbons, oil palm shells wastes, Methodology
of Experimental Design, removal of pollutants, surface waters.
452
Figure 1 : The experimental set up of carbonization and activation process
Figure 2 : Variation of the yield, R/AC-H3PO4 (Y1), in the plan Temperature-Ratio
Table 1 : The optimum characteristics given by the software
Reponses
Name
Values
di %
weight
di min %
di max %
Y1
R/AC-H3PO4
53.44
78.14
1
70.76
85.51
Y2
I2/AC-H3PO4
587.13
2.23
1
0.00
5.08
Y3
BM/AC-H3PO4
371.90
48.76
1
46.13
51.40
0.00
28.17
Desirability
20.40
Table 2 : The experimental and the predicted values
Responses
Y1
Y2
Y3
Predicted value
53,44
587,13
371,90
Experimental value
52,10
697,86
346,25
Deviation(%)
1,26
8,61
3,57
453
Etude mécanique des briques à base de machefers
de charbon
LAWANE A., MESSAN* A., VINAI R., MINANE J.R., F. TSOBNANG
Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement - 2iE, Ouagadougou, Burkina Faso.
Laboratoire Eco-Matériaux de Construction (LEMC)
* Corresponding author: [email protected],
Résumé
Le travail présenté dans cet article porte sur la détermination des propriétés
mécaniques des éco-matériaux de construction en particulier des briques en
terre comprimé (BTC) à base du mâchefer de charbon. Le mâchefer utilisé est
un déchet issu de la combustion du charbon extrait à Tefereyre, 75 km au nordouest d’Agadez, Niger. Ces BTC ont été stabilisées au ciment et à la latérite.
Trois différentes carrières latéritiques ont été investiguées.
Pour atteindre les objectifs de l’étude, nous avons considéré plusieurs formulations
de brique. D’une part, nous avons varié le taux de stabilisation au ciment de 10
à 30% en volume avec un pas de 10%. D’autre part, la latérite a été utilisée à
un taux de 20 à 30% en combinaison avec 10% de ciment comme stabilisant.
Enfin, nous avons fixé le taux de ciment et de la latérite respectivement à 10%,
20% tout en modifiant la carrière de provenance de la latérite. Les essais de
compression simple ont été réalisés sur toutes les formulations à différentes
échéances (7, 21, 28 et 45 jours de cure). Les paramètres mécaniques obtenus
sont la résistance à la compression et le module élastique sécant.
Les résultats montrent que les paramètres mécaniques des briques sont
influencés par le temps de cure et le taux d’incorporation du ciment. Ainsi, à
45 jours de cure, les briques stabilisées à 10% à 30% de ciment donnent des
résistances de 4,11MPa, à 12,33MPa. Ces valeurs sont supérieures à celles
définies par le CRATerre (4MPa) pour ce qui concerne les BTC utilisés dans
la construction des habitats. De la même manière, le module élastique sécant
passe de 200MPa à 975MPa lorsque le taux d’incorporation du ciment passe de
10% à 30%. Par ailleurs, celles stabilisées à 10% de ciment et 20% à 30% de
latérite donnent des résistances de 7,27 MPa et 6,27 MPa. Lorsqu’on change
de carrière de la latérite, la valeur de 7,27MPa passe à 5MPa. Ces derniers
résultats montrent que les paramètres mécaniques des BTC pourraient être
influencés par les caractéristiques minéralogiques des latérites.
Mots clés : BTC, mâchefer de charbon, latérite, résistance à la compression,
module sécant
454
Briquette végétale à base des résidus agricoles, une
alternative aux bois et charbons du bois (Biomasse)
Ghislain Hyppolite MOUSSA YAPENDET1
1 Chercheur, Inventeur et Spécialiste de la valorisation des résidus végétaux et agricoles, Biomasse).
Travaux des recherches sur les déchets ménagères d’origine agricoles sous la Direction de DOKO
Patrice (Co hauteur) de 2010/2011 à l’Institut Centrafricaine de la Recherche Agronomique (ICRA),
PK 10 route de DAMARA, République Centrafricaine
Courriel : [email protected]
I/-Approche Technique et économique
1- Définition et considérations générales
Une Densification est « un ensemble de traitements physique, appliqués aux
végétaux qui visent à l’obtention d’éléments solides caractérisés par une masse
volumique élevée » (HERBERT 1988).
Le résultat de la densification, le produit densifié, peut se présenter sous
différentes formes, depuis le ballet de paille ou le fagot de branchages jusqu’à la
briquette, selon le degré de densification atteint. Dans le lancement de ce projet,
nous ne prenons en compte que la briquette à vocation énergétique. Cette
briquette se présente sous la forme cylindrique (mais parfois parallélépipédique
ou hexaédrique) de longueur et diamètre ou côtés variables.
Le diamètre varie ainsi de 8 à 150mm. Lorsque l’on est en présence de
briquettes courtes et de diamètre faible entre 8 et 25mm. Enfin, nous réservons
le terme densification à la transformation physique des résidus végétaux en un
combustible sans adjonction de liant et le terme agglomération à cette même
densification faisant usage de liants. Les liants sont soit organiques (mélasse,
amidon, cire) soit inorganiques (argiles, bitume).
Dans ce cas, nous nous intéressons à la briquette végétale, par opposition aux
briquettes de charbon de bois. Par briquette végétale, nous entendons une
briquette produite à partir de matières lignocellulosiques (résidus agricoles,
agro-industriels ou ligneux) non traitées thermiquement, c’est-à-dire réalisées
à partir de matières brutes, donc briquette ou masse végétaux. La recherche
de l’autonomie énergétique et la lutte contre la déforestation impliquent
l’implantation d’unités de densification dans des conditions économique.
L’identification du marché cible constitue l’une des étapes déterminantes des
études d’implantation d’une unité de densification. La densification apparaît
comme un excellent moyen, non seulement de diminuer la crise du bois de
455
feu mais aussi de valoriser les grandes quantités de résidus agricoles et agroindustriels. L’innovation présentera ce nouveaux produit comme alternative au
bois de feu, du charbon de bois et que les essaie de qualification des briquettes
démontrent qu’elles ont un comportement particulier, variable suivant le procédé
et les matières premières. Les produits densifiés sont généralement bien perçus
sur le marché domestique et encore mieux sur le marché artisanal et industriel.
Cependant, il est important d’informer voire de former certains consommateurs
à l’emploi des briquettes.
Quelle que soit la région, il est impératif que le prix de vente des briquettes
soit équivalent au prix de vente du bois. C’est un principal obstacle actuel à la
diffusion de la technologie de la densification car le prix du bois sur le marché
ne tien pas compte de sa valeur sur pieds. Par contre si on attribut une valeur
économique (plantations de bois de feu un exemple), la densification des résidus
agricoles et agro-industriels s’avère compétitive.
Les considérations relatives pour un projet de densification seront basées sur
les différents exemples (Haïti, Turquie, et Madagascar).
I-2- Observations réalisées avant l’exécution du projet
A) Approvisionnement
La superficie requise pour une unité de densification est très large telle que de
nombreux exploitants, villages ou coopératives sont concernés par la valorisation
des résidus agricoles. L’unité de densification de notre projet dépend donc
entièrement d’un grand nombre d’agriculteurs, fournisseurs au sein de son rayon
d’action avec tous les risques que cela comporte pour un approvisionnement
régulier et suffisant. Les résidus agro-industriels produits par les industries
seront utilisés en combustion directe pour satisfaire les besoins énergétiques
de la transformation. En plus les coopératives des producteurs seront impliqué
dans le projet en vue développer l’approvisionnement de leurs résidus agricoles
après leurs récoltes (maïs, riz, manioc, et blé). Il est très important de mécaniser
le ramassage et surtout face aux quantités concernées et au foisonnement.
L’étude de faisabilité pour l’unité du projet conclut à la nécessité d’acquérir 6
tracteurs, 5 remorques, et 3 balloteuses en vue de la production de paille de
blé (5000tonnes/an), tige de maïs (5000tonnes/an), balle de riz(5000tonnes/an),
parche de café(5000tonnes/an), et bagasse de canne à sucre(5000tonnes/an).
L’aspect « matière première »est primordial d’où l’étude du projet prévoit pour
ses conséquences dans les coûts opérationnels et la viabilité de l’unité.
Ainsi l’unité de densification opérant avec des matières premières différentes
révèlent une répartition distincte des coûts opérationnels :
- Collecte et recyclage des ordures ménagères,
- Collecte et recyclage des déchets plastiques (sachet de nylon),
- Cultures de rente mécanisée des matières premières,
- Plantation reboisement des zones au risque de déforestation (site du bois de feu).
456
Dans le cas de combustion en chaudière, il est nécessaire d’adopter celle-ci pour
éliminer au fur et à mesure les cendres produites. De plus, si la température est
trop élevée il y a formation de mâchefer.
B) Equipements
L’investissement considérable des matériels de densification implique le
maintien d’un taux d’utilisation très élevé. Les presses à haute pression sont plus
sensibles aux variations des caractéristiques physico-chimiques des résidus,
particulièrement l’humidité, contrairement aux presses à basse pression plus
tolérantes et plus facilement adoptables.
Dans ce projet l’utilisation des technologies simples à basse pression, avec
résidus humides et séchage des blocs densifiés au soleil, semblent très
intéressantes vu leur faible prix de revient. Quand les conditions climatiques et
la matière première le permettent ces procédés sont très intéressants grâce à
leur prix de vente concurrentiel et à cause du faible niveau technologique qui
les caractérisent. Cette unité de densification utilisant ce type de presse doit
atteindre une production annuelle de 3800tonnes de briquettes. Pour y arriver
la formation en maintenance d’équipement est envisageable pour le lancement
du projet (stage en Turquie et Kényan). Les fournisseurs de presse identifient
sont soit Français, Allemande et Africains de préférence selon la performance,
et l’efficacité des constructeurs adaptable en Afrique.
C) Marketing
Une constante dans les différentes unités de densification est la difficulté de
pénétration du marché du bois de feu ou du charbon de bois à cause d’une part
des coûts de production parfois élevés en regard des prix très bas du bois et
du charbon de bois d’autre part des caractéristiques de combustible différentes
briquettes. Part les excellentes conditions du projet l’unité basée sur les résidus
secs et centralisés diminuent d’autant les coûts de production et le prix de vente.
La compétitivité des briquettes doit être analysée au niveau local. En zone rurale
et sur le marché domestique, le prix du bois de feu, quand il existe, est trop
bas pour envisager une substitution par des briquettes, ou alors il ne faudrait
pas tenir des coûts d’investissement voire des coûts opérationnels. Mais des
conditions particulières peuvent modifier ce constat. De nombreux exemples
montrent que des unités qui destinaient d’abord leurs productions au marché
domestiques urbain se sont tournées vers le secteur artisanat-industriecommerce, restaurant-boulangerie, grand consommateur, prêt à payer plus cher
la qualité supérieure des briquettes.
D) Conclusion
On peut affirmer à priori, quels que soient les résidus considérés, la technique
457
adoptée et le marché visé, la densification soit une technologie économiquement
intéressante.
Sans soutien financier, il est évident que la densification de la biomasse est
une activité fournissant des profits très marginaux. Le nombre d’unités ayant
été obtenue est là pour démontrer la précarité économique de l’implantation
lorsqu’elle est optimale.
Dans un domaine aussi délicat que l’énergie en pays en développement, face
aux investissements importants et aux problèmes technologiques il est essentiel
de réaliser un ensemble d’investigations préliminaires à l’implantation. Ce sont
elles qui sont la clé de la réussite de toute unité de densification installée en
pays en développement.
E) Les objectifs visé
1/Protéger l’environnement par les femmes, jeunes avec les nouveaux produits
de l’énergie et utilisation ménagère d’autres énergies.
2/Impliquer les femmes, les jeunes à la gestion et à la protection de l’environnement
et de l’écologie.
3/Réduction de la pauvreté par l’augmentation de production agricole en vue de
fournir les matières premières destinées à la fabrication des briquettes.
4/Atteindre un maximum des ménages à l’utilisation d’autres formes d’énergies
renouvelable,
5/Instaurer un changement de comportement de la population dans les
traitements des ordures ménagères d’origine végétale,
6/Pérenniser l’utilisation de briquette végétale à base des résidus agricoles par
une unité formelle de densification.
7/Identification du site pilote d’exploitation en zone périurbaine de Ouagadougou
et les villes environnante.
F) Résultats attendus
Une proportion importante des jeunes, ménages, population et autres structures
utilisatrices d’énergies sont engagées et participent à la bonne gestion et à la
protection de l’environnement.
Une utilisation réduite des bois et charbons de bois est observée, et plus de
2500ménages dans la zone pilote utilise le produit.
458
G) Stratégies d’exécution
1- Élaboration d’un programme de formation des agents de collecte des résidus
agricoles, agents de transformations sur le site, agents de sensibilisations de la
population cible et les vulgarisateurs.
Ceci permettant d’outiller ces agents avec les techniques de préservations de
notre environnement.
2 - Acquisition des matériels nécessaire pour l’exécution du projet sur le site
pilote.
3 - Prospection sur le site de stockage des résidus, son déblaiement préalable
aux travaux.
459
Biogas and rural energy supply
BADMOS S.A; SOLOMON B.O; ADELEKE M.A; OLANIYAN R.A; DAUDA E.O
National Biotechnology Development Agency (NABDA)-a parastatal under the Federal Ministry of
Science and Technology, Abuja, Nigeria [email protected]
Abstract
Biogas is a biofuel with a high energy value and primarily consists of Methane
(CH4), which can be used as renewable energy source, as a substitute for
Natural gas or Liquefied petroleum gas. Biogas technology represent one of a
number of village –scale technologies that offer the technical possiblities of more
decentralize approches to development. In addition, this technology offers a
very attractive route to utilize certain categories of biomass such as Agricultural
Organic waste or manure in rural area for partially meeting energy needs (e.g
cooking, heating and electricity).
This technology can therefore serve as a means to overcome energy poverty
which possess a constant barrier to social and economic development in
developing country such as Nigeria. Biogas technology has multiple beneficial
effects. The use of Biogas can improved human well being (improve
sanitation, reduce indoor smoke, better lighting, reduced drudgery for women,
and employment generation) and the environment (improved water quality,
conservation of resources-particularly trees, reduced greenhouse gas emissions)
and reduced wider macroeconomic benefits to the nation. Of the eight Millenium
Development Goals (MDGs), domestic biogas has a very direct relation with four;
MDG 1(TARGET 1), MDG 3 (TARGET 4) MDG 6 (TARGET 8) MDG 7 (TARGET
9 and 10). However, the use of biogas is not widely spread in nigeria due to
number of reasons such as economic, technical and non-technical barriers.
This paper aimed to achieve and analyse the gender implication of rural energy
technologies especially in terms of saving womens labour and time spent in
managing household energy and increasing opportunities for women to be
involved in socio economic activities. It explore the barrier for large scale adoption
of this technology in nigeria despite demonstration by several programmes of
the viability and effectiveness of biogas plants. In addition, recommendations
to overcome the technological and non- technological challenges in biogas
technology will be discussed. Rural transformation is a vital tool for National
development. It is the bedrock for the actualization of the Millennium Development
Goals (MDGs), including reduction in hunger and poverty, facilitating education
and communication, enhancing health care services and responding to climate
change and vision 20:2020. Over the years, rural transformation/development
460
has been of great concern to the government in Nigeria. This is because the
largest proportion of the Nigerian’s at the poverty line resides in rural areas
(Okaba, 2005). This proportion is increasing yearly, according to Ottong (2005);
between 1980 and 1996, rural poverty increased from 28.3 percent to 69.8
percent. The situation is even worse today; rural poverty is manifesting itself in
the areas of unemployment, poor accommodation, and lack of potable water,
sanitation, and basic infrastructure, among other things. The inability of Nigeria
government and many other African countries to provide good and adequate
energy services has been a major constraint to their development and biofuels
(biodiesel) can play a vital role in this regard.
Renewable energy development, in general and specifically biogas and biofuels,
covers the advancement, capacity growth, and the use of renewable energy
sources in a sustainable way. Biofuels are products that can be processed into
liquid fuels for either transport or heating purposes. Global production of biofuels
has also doubled in the last five years and will likely double again in the next four
years, according to the UN framework.
Generally, there are number of factors that have necessitated the need to move
towards a sustainable energy development path in developing countries including
Nigeria. These include among others (i) poverty reduction and developing rural
areas, against the global expectation of protecting the environment; (ii) the
finite nature and uneven distribution of petroleum resources; (iii) uncertainties
in the global crude oil prices due to social and political instability (iv) the need
to contribute to efforts to reduce the greenhouse gas (GHG) emissions; and
(v) dependence of many countries on foreign exchange to cover their domestic
energy needs. Developing countries such as Nigeria are thus attempting to
come up with viable and sustainable energy alternatives that burn more cleanly.
461
Energies renouvelables et développement local au Bénin : le cas
de la participation des acteurs sociaux dans la promotion des
énergies de biomasse
FOÉ Eloundou B.J1-2 et HOUNTONDJI M2
1 Université d’Abomey-Calavi, Ecole doctorale pluridisciplinaire « Espace culture et développement »,
Bénin
2 ONG Jeune Volontaires pour l’Environnement, Cotonou, Bénin
E-mail : [email protected]
Introduction : contexte general
En plus de la croissance démographique mondiale (UN 2007 et Véron, 2007),
l’épuisement des ressources naturelles fossiles, dont le peak d’exploitation
est prévu pour la première moitié du XXIème siècle (AFD, 2009), sont autant
de facteurs qui favorisent la crise énergétique mondiale Les changements
climatiques en réduisant la disponibilité des ressources en eau, limitent les
capacités de production des infrastructures hydrauliques qui reste la première
source énergétique de plusieurs pays Africains (Boko et al. 2012). Vu la mise
en place de nouvelles politiques basées sur les économies et la gestion
optimale des ressources naturelles et surtout sur la transition énergétique : il
faut changer d’habitudes de consommation et muter progressivement les choix
de production énergétique. L’alternance énergétique s’impose avec un accent
sur la valorisation des énergies renouvelables (World Band Group/ESMAP
2012). L’initiative Energizing Africa : from dream to reality, cadre de réflexions
et d’actions globales au niveau africain, dans sa première phase, a permis le
déploiement et la mise à une plus grande échelle de quelques technologies
éprouvées dans le sous secteur de la biomasse (CEA/UA-UE 2009, World Bank
BEIA, 2011). Dans une démarche prospective, l’objectif de cette étude a été de
contribuer à l’amélioration de l’appui institutionnel, technique et financier des
pouvoirs publics et des partenaires au développement dans la vulgarisation
optimale de la biomasse énergie à travers une description de la participation
des acteurs sociaux, notamment celle des ONG locales.
Matériel et méthode
Cette étude réalisée entre Septembre et décembre 2012, dans le cadre du
projet Clean Energy for Africa (CLENA) mis en œuvre par JVE Bénin. Elle
s’est organisée autour d’une méthodologie à deux phases. Phase 1 : elle s’est
structurée autour d’un travail interne conduit par JVE-Bénin en trois étapes
462
complémentaires : (i) La revue documentaire pour la collecte d’informations
quantitatives et qualitatives existantes ; (ii) les visites de terrain pour la réalisation
d’interviews auprès des acteurs sociaux. Les données quantitatives ont été
saisies, traités et analysées sur le tableur Excel pour une analyse statistique
descriptive de base avec le calcul de quelques indicateurs de position tels que la
moyenne. Les données qualitatives de documentation ainsi que des entretiens
ont fait l’objet d’une analyse de contenu pour la mise en évidence des grandes
orientations et les perspectives d’actions futures. Phase 2 : l’organisation d’un
atelier de réflexion regroupant les OSC œuvrant dans le sous secteur de la
biomasse énergie pour l’amendement, la correction du document produit à la
phase 1 afin de produire une version finale améliorée.
Résultats
la biomasse énergie : disponibilité et usages
Au Bénin comme dans la plupart des pays de la sous région, l’accès à l’énergie
est assuré par trois principales sources : Le pétrole et ses dérivées, l’électricité
et la biomasse qui couvre environ 60% de la production (Fig.1). Environ 64%
destinés à la consommation des ménages (Fig. 2).
Graphique1 : Contribution des principales
sources d’énergie
Graphique 2 : Consommation nationale
par secteurs
Source : PNUD, 2010
Source : PNUD, 2010
Le bois énergie reste la première forme dont la consommation globale est
estimée à 3,9 millions de tonnes pour l’ensemble du territoire, avec 45%
destinés au milieu urbain et 55% à la zone rurale. En plus du bois énergie
issu de la foresterie, les résidus agricoles constituent une part importante de
la biomasse valorisée suivant différents processus (MEPN et Duhem 2007). A
cette biomasse végétale s’ajoutent des boues, fientes et déjections animales
d’origine agricole. En plus en plus d’être utilisées comme fertilisants par les
agriculteurs, les déjections animales offrent des potentialités de fabrication de
biogaz domestique non négligeables.
La participation des acteurs sociaux dans la valorisation de la biomasse
Au Bénin, comme dans l’ensemble des pays de la sous région, la participation
463
des ONG fait partie de l’élan global de participation des acteurs sociaux au
développement (Perroulaz 2004). Dans le sous secteur biomasse, deux
actions prioritaires inscrites dans la cadre d’action régional ont été identifiées:
l’optimisation de l’utilisation du bois énergie au moyen des technologies
améliorées tel que le foyer amélioré (Photo 1) et la production de biogaz à
usage domestique. En effet, le foyer amélioré,, avec un rendement thermique de
60% à 70%, le foyer amélioré est une alternative pour les foyers classiques dont
le rendement thermique varie entre 10 et 15% (Medjigbodo 2004). La diminution
des pertes de chaleur permet une réduction de ressources (bois, charbon ou
résidus agricoles) de l’ordre de 30-50%. Pour les ménages, le gain peut être
financier c’est-à-dire des économies potentielles sur le budget alloué à l’achat de
bois de cuisson, lesquelles économies sont redistribuées sur d’autres charges
telles que l’accès aux soins de santé, les transports ou encore à l’alimentation.
En milieu rural, la réduction de la quantité de bois utilisé offre un gain de temps
supplémentaire qui peut être affecté vers d’autres occupations. En plus de cela
le foyer amélioré permet de réduire les émissions de fumées et les risques de
brulures et d’incendies des foyers classiques.
Photo 1 : Prototypes de foyers améliorés commercialisés au Bénin
Source : ProCEAO, 2012
La souplesse et la rapidité d’intervention qui caractérisent les ONG en font pour les
partenaires au développement un instrument efficace de lutte contre la pauvreté,
contrairement aux grandes institutions gouvernementales et multilatérales,
susceptibles d’être freinées par les lourdeurs administratives et bureaucratiques
(Perroulaz 2004). La possibilité de travailler en réseau avec les mouvements
sociaux tels que les associations de paysans, de femmes et de groupes sociaux
professionnels locaux, ont facilité l’intégration spatiale et sociale du foyer amélioré.
Cependant, contrairement aux foyers améliorés, dont les prix varient entre 1-20 $
US sur le marché local, selon le type et la taille du foyer, et dont la fabrication et la
commercialisation peuvent être assurés à l’échelle locale par des matériaux locaux,
les digesteurs sont issus des marchés extérieurs (Inde ou Chine). Ce qui rend les
opérations d’installation de digesteurs onéreuses, variant parfois entre 1500 et
2000 $ US. A cela s’ajoute les coups d’entretien qui nécessite une permanence
464
technique dont ne disposent pas toujours les acteurs sociaux. En plus l’obligation
de fonctionnement permanent (production et consommation) des infrastructures
de production de biogaz domestique individuel ou communautaire, nécessite une
organisation structurelle et temporaire des différents acteurs impliqués dans la
production de matière organique ou du biogaz à produit, mais aussi et surtout
une transformation des habitudes domestiques des ménages consommateurs.
Pour les ONG, s’investir dans la vulgarisation des foyers améliorés, en tant que
producteurs et ou distributeurs, reste une alternative réaliste, réalisable et durable
contrairement à la production du biogaz domestique qui nécessite plus de moyens
techniques et une organisation structurelle journalière plus importante. D’où les
disparités observées dans la mise à l’échelle des deux technologies.
Conclusion : perspectives et recommandations
Dans la stratégie de croissance pour la réduction de la pauvreté (SCRP 20112015) plusieurs orientations ont été préconisées parmi lesquelles la promotion de
la biomasse-énergie au vu de sa participation à la couverture énergétique estimée
à 60%. Pour les ONG, il s’agira de prendre appui sur les orientations de la SCRP
2011-2015 afin de mieux organiser et coordonner leur participation. Pour cela
les actions suivantes pourront avoir un impact significatif, sur la participation des
acteurs sociaux dans la vulgarisation de la biomasse énergie : (i) Le renforcement
des capacités afin de mieux connaitre les orientations aux niveaux régional et
national des politiques de valorisation de la biomasse-énergie. Ici, il s’agira de
faciliter l’arrimage des actions des ONG avec les objectifs de politique globale et
de renforcer leur vigilance stratégique et opérationnelle. Pour cela, elles devront
connaitre les grandes orientations de la politique régionale et nationale de la
biomasse-énergie et y diriger leurs actions afin de limiter les risques d’actions
à contre-courant. Ce renforcement de capacités facilitera simultanément l’action
de lobbying et de plaidoyers nécessaires à l’endroit des élus locaux pour
l’amélioration du cadre juridique ; (ii) Le renforcement du système de coordination
dans l’intervention des ONG afin de structurer les actions de vulgarisation des
technologies améliorées et nouvelles. Ici, il est opportun de consolider les réseaux
existants afin d’apprécier la zone d’intervention, les domaines d’actions et les
résultats. Pour cela, un appui sur les TIC à travers la conception d’une carte
interactive permettra de géo localiser les interventions. Tout en facilitant la gestion
des connaissances, cette approche sera également un outil de distribution efficace
des ressources afin de réduire les doublons et les dispersions d’efforts observés
dans l’accès aux financements et interventions de terrain ; et (iii) La réalisation
d’études prospectives soutenues par des projections basés sur des scénarii
spécifiques tels que l’évolution de la production de biomasse et l’utilisation de
celle-ci sous l’influence des différents facteurs socio environnementaux comme la
croissance démographique, les crises alimentaire, de l’eau et de la finance. Ceci
permettra de faciliter, d’orienter et de justifier les positions politiques futures et de
permettre aux différents acteurs y compris les ONG d’anticiper leur action.
465
Projet Jatropha de Teriyabugu : Développement
Local-Electrification Rurale-Recherche Agronomique
(filière courte)
MAGASSOUBA. K ; CAMARA. S et PIROT.R
AEDR-Teriyabugu BP : 595 Ségou- Mali ; CIRAD : Persyst Montpellier- France
E-mail : [email protected]
Résumé du projet
Teriyabugu est un centre de tourisme solidaire crée par un religieux français du
nom de Bernard VIESPIRENE. Il est situé dans la région de Ségou, cercle Bla et
dans la commune rurale de Korodougou. Après sa mort, la relève a été assuré par
une organisation non gouvernementale dénommée AEDR (Association d’Entraide
pour le Développement).
Au fil du temps, après avoir constaté une consommation accrue du gasoil pour
faire fonctionner le groupe électrogène et une augmentation du prix du carburant,
l’AEDR a décidé de lancer le projet Jatropha de Teriyabugu en Janvier 2008.
Il est composé de deux grands volets à savoir :
- Le volet recherche en partenariat avec le CIRAD
- Le volet développement
Les objectifs sont :
- Participer à la recherche agronomique sur le Jatropha curcas.L
- Contribuer au développement rural
- Atteindre l’autonomie énergétique en substituant le gasoil à l’huile de Jatropha
- Perpétuer la tradition des énergies renouvelables
Les objectifs spécifiques pour le volet recherche sont :
- Déterminer le (ou les) meilleur(s) itinéraire(s) technique(s) dans notre zone
pédoclimatique
- Sélectionner des écotypes performants et adaptés à notre zone pédoclimatique
Description :
•Parcelle d’expérimentation: 48 parcelles de 24X24 et 06 plants observés.
Paramètres étudiés: l’écartement, l’écotype, la taille et la fertilisation
• Suivi en milieu paysan: 30 paysans sont suivis
• Collection variétale: Inde, Guatemala, Cap-Vert, Mexique et Mali (Dogo)
466
• Sélection massale : 07 parcelles dont la dernière en Juillet 2012
• Essai Toxicité: doses (0g; 100g et 500g de tourteaux brut et compostés) sur
l’arachide, récoltés, congelés et lyophilisés. Nous avons obtenu quelques résultats
sur les différents paramètres, cependant nous avons rencontré des difficultés
aussi.
Le volet développement est composé de :
- Parcelles propres
- Parcelles paysannes
- L’unité de transformation
Les objectifs assignés à ce volet sont :
- Approvisionner en graines l’unité de transformation de Teriyabugu
- Contribuer au développement économique des villages environnants
- Diminuer l’érosion hydrique et éolienne
- Protéger des cultures et délimiter le foncier
- Contribuer à la réduction des GES
Le volet développement travail avec les organisations paysannes de la zone. Il
les encadre, les Appui, les forme e, les organise en coopérative et achète leurs
produits. L’unité de transformation bien équipée produit de l’huile qui fait marcher
un groupe électrogène de 20KVA à bicarburation, qui fournie de l’électricité
20jours par mois au village, au centre et au dispensaire, pour leurs besoins
socioéconomique. Ce modèle de développement peut être répliqué ailleurs.
Les critères de développement durable défendus :
- Microeconomiques
- Créer de nouvelles AGR
- Garantir l’achat des graines
- Limiter les risques pris par les agriculteurs
- Structurer et encadrer la filière localement
- Sociaux
- Lutter contre l’exode rural
- Construire un modèle d’électrification rurale
- Environnementaux
- Ne pas entamer le capital en terres cultivables et en savanes naturelles
- Lutter contre les érosions (hydrique et éolienne)
- Valoriser des terres dégradées
- Améliorer la fertilité des sols
- Réduire les pollutions
- Macroeconomiques
- Constituer un modèle technico-économique d’électrification rurale
repliable ailleurs
- Pour le pays, avancer vers plus d’indépendance face aux énergies
fossiles importées.
467
Analyse d’initiatives innovantes de promotion de filières
d’agro-carburants : Cas de la « filière Jatropha curcas de
proximité » en milieu rural au Bénin
DJOHY* G., EDJA* H
* Département d’Economie & Sociologie Rurales, Faculté d’Agronomie, Université de Parakou, 03
BP 303 Parakou, Benin, Correspondance Auteur : +22995521977, [email protected]
1. Introduction
L’amélioration des services énergétiques, qui s’inscrit implicitement dans les
Objectifs du Millénaire pour le Développement, est fortement corrélée avec la
réduction de la pauvreté (SMDD, 2002 ; ESMAP, 2002). Il est démontré que
l’accès à une source d’énergie fiable et accessible est indispensable en zone
rurale pour la transformation et la valorisation efficaces des produits de l’agriculture
familiale et un soutien aux activités économiques locales. Il contribue également
au développement humain, à la vie sociale et à l’éducation. L’opportunité des
politiques nationales fait émerger plusieurs initiatives orientées vers les agrocarburants, appuyées par divers partenaires économiques et financiers dans les
pays ouest africains où les systèmes agraires confrontés à la crise du coton, sont en
pleine recombinaison (Joubert-Garnaud, 2010). C’est le cas de la filière Jatropha
au Bénin. En effet, la littérature technique et scientifique sur le Jatropha est restée
assez critique sur son exploitation en monoculture sur des terres arables, comme
concurrentielle à la production vivrière. Ce papier présente le modèle du Groupe
Energies Renouvelables, Environnement et Solidarités (GERES) au Bénin en
portant un regard analytique sur l’innovation à partir de la perception des acteurs
ruraux bénéficiaires.
2. Cadre théorique & méthodologique
L’étude a été conduite dans le département du Zou où la promotion des agrocarburants à base de Jatropha curcas a connu des succès spectaculaires
depuis 2008. De 20 en 2008, environ 700 producteurs de 7 communes rurales
emblavent actuellement plus de 380ha de culture de Jatropha, dans des villages
où les activités mécaniques de transformation agroalimentaire sont réellement
entravées par la disponibilité et le coût du gasoil de par les ruptures de stock,
la distance d’approvisionnement, le coût, etc. L’approche utilisée est socioanalytique (Bajoit, 2009), centrée sur la logique d’action des producteurs dans un
contexte de promotion d’innovation en milieu agricole. Les données mobilisées
proviennent de littératures, d’interviews individuelles semi-structurées et de
discussions ouvertes avec des groupes de producteurs et dans une collaboration
active dans le but de renforcer le pôle de la réflexivité.
468
3. Résultats
3.1. Filière Jatropha de proximité : une innovation socio-technique et territoriale.
Dans une perspective de substitution totale ou partielle du gasoil pour les activités
économiques, le GERES promeut une « filière locale de proximité » (tableau 1).
Selon Raymond Azokpota, responsable du GERES Bénin, il s’agit « d’identifier les
besoins en carburant, d’accompagner les agriculteurs de la zone dans le lancement
de la production de jatropha, afin d’obtenir une production d’HVP équivalente aux
besoins, pour un territoire économique rural donné ». (Africa Express, 2012).
Il est question d’une production à petite échelle (0,5-1ha par agriculteur), susceptible
d’être transformé sur place (promotion d’unité d’extraction de 200-250 litres/jour),
pour des usages locaux (éclairage, moulins à grains, mécanisation d’activités
agricoles, recharge batterie, etc.). Les acteurs ruraux sont approvisionnés en
semences et appuyés sur le plan technique par des Conseillers en Production
Végétale (CPV), supervisés par des référents des Centres Communaux pour la
Promotion Agricole (CeCPA), sous le contrôle de la Direction de la Promotion
des Filières et de la Sécurité Alimentaire (DPFSA) du Centre Régional pour la
Promotion Agricole (CeRPA).
Tableau 1. Etapes de promotion de la filière de proximité
E
tapes
1 Evaluation des besoins
énergétiques locaux
2
Sélection des agriculteurs
volontaires
3
Transformation des graines
de jatropha en HVP.
4
Création et consolidation
de la filière complète
Actions
Inventaire précis des services énergétiques disponibles
Dimensionnement de la surface agricole nécessaire pour répondre
aux besoins en carburant de chaque localité
Critères de sélection dressés (pas de conversion des terres
vivrières en champs de jatropha, pas plus du dixième de son
champ au jatropha)
Elaboration d’itinéraire technique et recommandation de cultures
vivrières en inter-rang
Construction d’une unité d’extraction
Choix d’un entrepreneur local capable de gérer une petite usine
d’extraction d’HVP
Identification de distributeurs dans chaque localité (offrir d’HVP
à économie d’usage par rapport au diesel –proposer un prix de
vente inférieur –assurer des débouchés commerciaux)
Sources : GERES & Africa Express, 2012.
3.2. Perceptions paysannes duales de la filière de proximité
La filière jatropha de proximité apparaît non seulement comme un appoint au coton
dont certains producteurs ont un souvenir fâcheux, mais une source de revenue
pour couvrir les charges du noyau familial. M. Joseph Gnonhoué, producteur de
coton à Zagnanando déclare : « Quand il y a la chute du coton, nous sommes
coincés et on fait aujourd’hui le Jatropha; c’est une expérience que nous avons
commencée, il y a 4 ans…Le jatropha, c’est un complément. C’est pour avoir une
autre source de revenu » (Tossounon, A. 2012).
469
Les producteurs au-delà de la satisfaction de la demande locale recherchée,
espèrent tirer grand profit de cette initiative de Jatropha. C’est aussi le cas de
plusieurs femmes, revendeuses ou productrices qui s’accordent à la nouvelle
expérience qui est la nouvelle espérance. Mme Catherine Davi à Banamé dans la
Commune de Zagnanado déclare : « Je suis très contente pour cette usine qu’on
va construire ici. Moi-même, je possède un moulin à maïs, et je cultive trois quart
d’hectare de jatropha. Avec ce que j’entends dans les autres villages, l’huile de
jatropha va me permettre de faire marcher mon moulin à moindre coût, parce que le
gas-oil nous revient très cher. Et je suis sure que je vais pouvoir me faire beaucoup
d’argent grâce au jatropha » (Tossounon, A. 2012).
4. Discussion
L’émergence de nouvelles innovations à caractère solidaire et écologique exerce
des pressions de redéfinition du paradigme du développement local (Fontan, 2006).
La filière jatropha de proximité dans son attrait se situe au cœur de la préoccupation
mondiale qui se structure autour de la lutte contre la pauverté (Chossudovsky,
1998) et la dégradation des écosystèmes (Brown, 2003). Son éclat est aussi et
surtout perceptible de par son intervention dans un contexte de crise et de perte
d’espérance avec le coton où les producteurs veulent rompre avec le passé
et reconstruire un avenir meilleur. Cela confirme qu’une innovation a d’autant
plus de chances d’être adoptée dans un milieu difficile et incertain qu’elle réduit
la dépendance au marché pour l’approvisionnement en intrants et augmente les
chances de diversification (Alary, 2006). La pluralité des discours dans leurs formes
et l’unanimité dans le fond autour du soutien au coton, la préservation des cultures
vivrières donc de la sécurité alimentaire, l’accès à moindre coût à l’énergie pour
les activités économiques, le développement local. etc, justifient bien la recherche
d’équilibres nouveaux (Audigier, 1995).
En effet, il convient de souligner que l’innovation ne représente qu’un outil et non une
solution ; et conformément aux intentionnalités et aux sens que les acteurs sociaux
lui donnent, elle peut devenir positive ou négative (Fontan, 2006). De grandes
perspectives sont alors à projeter sur les modes d’appropriation dans ces différentes
localités au regard de la complexité sociétale qui comprend plusieurs dimensions :
technique, sociale, politique ou culturelle (Polany, 1983). Si des inégalités globales
peuvent décliner par le biais de l’innovation apportée (Brasseul, 2005), il n’en
demeure pas moins que des inégalités sectorielles (femmes, jeunes, migrants, etc.)
et territoriales (ruraux, vielles zones industrielles, etc.), se recomposent au fil et à la
mesure de l’approfondissement du processus
d’intégration des populations et des territoires à la modernité (Fontan, 2006). Alors
une évolution à somme nulle : gains minimaux d’un côté et pertes accentuées de
l’autre (Dubet, 2000) pourrait s’observer autour de la filière jatropha. Il faut aussi
admettre que les innovations en matière d’énergies renouvelables s’inscrivent aussi
dans une logique expérimentale pragmatique du Nord au Sud, au sujet des choix
socio-économiques en matière de développement durable (Amin &Houtart, 2002 ;
Mauss, 2002).
470
5. Conclusion
Le Jatropha de proximité a reçu l’adhésion des communautés locales en ce sens
qu’elle donne pour le moment l’espoir de consolation des larmes du coton. Elle
offre la possibilité de capter des ressources techniques, matérielles et financières
non négligeables pour les communautés, mais accorde aussi la garantie de vivre
et assumer les responsabilités au sein du noyau familial par la production vivrière
qu’elle préserve. Le jatropha de proximité n’en reste pas moins pertinente pas le
simple fait de l’originalité de son approche et sa lisibilité immédiate ; mais ne saurait
être encore considérée comme la panacée.
Bibliographie
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non dépourvu d’incidences sur l’environnement local, Thèse de Doctorat, Univ. De La Rochelle, 356p.
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Podcastjournal le 20/04/2012. http://www.podcastjournal.net/Culture-du-jatropha-au-Benin-Unereponse-aux-besoins-locaux-en-energie_a11394.html, consulté le 27/12/2012
472
Combating Climate Change Impacts on Energy Production
the case of Nigeria
Lekan OYEBANDE, PhD
Emeritus Professor, University of Lagos
[email protected]
Extended Abstract
Energy and water systems are closely inter-connected and need each other.
Hydroelectric power (HEP) generation remains an important source of energy
in Nigeria. Incidentally, the energy sector is one of the main drivers of GHG
emissions, hence of global warming and climate change. It contributed 140%
increase during 1970-2004 to the growth of GHG emissions.
The greenhouse (GHG) emissions include CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, and
SF6 and they are weighted by their global warming potential and measured in
Gigatonnes of CO2 equivalent. Trajectories of future emissions are determined
by dynamic processes influenced by demography, socio-economic development,
as well as technological and institutional change.
For instance IPAT identity is defined as
Impact = Population x Affluence x Technology……………. [1]
This states that energy-related omissions are a function of population growth,
GDP per capita, changes in energy intensity and carbon intensity of energy
consumption, particularly in transportation, information processing and industry.
The West African drought has resulted in drastically changed annual mean rainfall
patterns as well as reduction of about 25-40 % of average rainfall supply (19741994) as compared to the period of record of 1907-1973. The corresponding
decreases in river flows reached 40-60%. This fall in flow has had direct
consequences on the replenishment of the dams built in the 1960s and 1970s
because the hydrological data used for their design were based on the preceding
wet periods. The non-replenishment of reservoirs resulted in the drastic and
steady drop in the quantum of hydroelectric power generated by dams (e.g. the
Kainji dam on the Niger and Akosombo Dam on the Volta. This water deficiency
no doubt would also negatively constrain the cooling of coal-fired power stations.
The evolution of the energy demand is primarily linked to increases in population
and the level of economic activity.
473
But the temperature increase will stimulate an increase for cooling space, thus
an increase in energy demand. A major problem will be the management of the
country’s multi-purposes dams. Apart from the decrease of storage capacity
discussed above, the increase of water demand for irrigation and the need for
maintaining a minimum level of water in the rivers for navigation and environmental
flow will compete with energy production.
Temperature increases are very likely during the 21st century, with increases of
1-3oC by 2050 depending on the emission scenario. Also increasing consensus
that rainfall events will become more intense, as the energy of the climatic cell
increases and greater amounts of moisture are transported in the atmosphere.
An important part of the Nigeria’s energy infrastructure is its concentration in the
coastal zone, which is at risk from sea level rise, more intense storms, and larger
storm surges due to climate change. Short term adaptation strategies will likely
focus on increasing resistance to impacts-building and maintaining barriers that
can protect coastal energy infrastructure.
This paper examines how energy supply can be increased in an environmentally
sound approach that mainstreams climate change impacts and employs
appropriate demand management technologies.
Enhancing energy security and reducing climate change intensity and its impacts
are conflicting objectives that require tradeoffs. As long as the quality, quantity and
accessibility of water resources are declining, the promotion of supply of reliable,
affordable and sustainable energy mix is also at stake. Therefore, water security
is an additional dimension that must be taken into account when planning future
energy systems. Thus the challenges surrounding water and energy consumption
in the production of energy include developing and making available new
technologies and demand management approach that will :
• reduce the energy sector’s need for fresh water, including higher thermal
efficiency;
• improve methods for predicting water-energy related impacts of climate change;
• increase the use and reuse of impaired waters for cooling and process
requirements;
• decrease the energy required for water treatment; and
• remedy situations in which water supply limits energy production (inter-basin
water transfer, rainwater harvesting, desalination, water treatment and recycling,
evaporation suppression on reservoirs, lakes, increased irrigation efficiency, etc.).
It is obvious that Nigeria is endowed with abundant renewable energy resources
like solar radiation (3.5 - 7.0 kWh/m2-day), wind (2 - 4 m/s (annual average at
10m height), large hydro power (11,250MW), small hydropower (735MW) as well
as biomass among others, which have minimal or zero supply logistic problems.
Hydropower should also target more micro and mini projects as they are more
environment friendly, though perhaps less financially attractive.
474
Proper harnessing of those resources could lead to decentralized use and local
implementation and management, thereby making sustainable rural socioeconomic development possible through self-reliance and the use of local natural
resources. For this to happen, the policy makers should make renewable energy
development a priority policy of government at all levels. Lawmakers should
also develop appropriate legal, regulatory and institutional frameworks that
de-emphasize over-dependence on fossil fuels.
The national energy mix regime with less carbon intensive economy and with a
decisive transition from crude oil to gas and, increasingly renewable, is the pathway
to be pursued vigorously. An integrated water resources management (IWRM)
approach should be adopted. In particular, climate proofing of infrastructure
should be applied at all stages in the project cycle: planning, design, construction,
operation, and decommissioning. This strategy will apply relevant adaptation and
risk-management strategies as a necessary component of sustainable socioeconomic development.
The country’s policy makers should make renewable energy development a priority
policy of government at all levels. Lawmakers should also develop appropriate
legal, regulatory and institutional frameworks that de-emphasize over-dependence
on fossil fuels and promote demand management for water and energy.
Keywords : Energy mix, water, climate change, mitigation, adaptation, IWRM,
infrastructure
475
Influence des adjuvants naturels sur le comportement
physico-mécanique des BLT1
A. MESSAN*, A. LAWANE, K. KOKOLE, J.-H. THOMASAIN, F. TSOBNANG
Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement – 2iE, Ouagadougou, Burkina Faso.
Laboratoire Eco-Matériaux de Construction (LEMC)
* Corresponding author: [email protected],
1 BLT : Bloc de Latérite Taillé
I. Introduction
Les BLT sont depuis des années utilisés comme matériaux de construction dans
les bâtiments, ouvrages d’art [1] et [2]. Il convient de s’assurer de leur qualité afin
de mieux les utiliser. La présente étude porte sur les BLT, en particulier l’étude de
leur existence, leurs résistances et leur degré d’absorption d’eau. Il est démontré
que ces BLT perdent de résistance avec la profondeur d’extraction. Il convient donc
d’apporter des produits essentiels pour améliorer les résistances de ces blocs afin
de rester dans la zone d’acceptabilité. Des pratiques traditionnelles ont démontré
la capacité des décoctions de NERE [3] et de KARITE [4] à répondre à cette
inquiétude en permettant d’augmenter l’efficacité des BLT face aux intempéries
(pluie par exemple), mais aussi leur résistance sans pour autant les quantifier ou
les justifier scientifiquement. Il s’agit, de manière générale, d’améliorer la qualité
des latérites des horizons inférieurs des carrières. Pour atteindre cet objectif, il a
fallu caractériser les qualités des BLT prélevés, leur appliquer les traitements de
renforcement et étudier les effets de ces traitements sur leurs propriétés physicomécaniques.
II. Méthodologie et Dispositif expérimental
Pour mener à bien cette étude, trois étapes ont été suivies. Il s’agit dans l’ordre,
de l’étude de visite des carrières (Laye, Toussiana, Yimdi) et de prélèvement des
échantillons, des essais physico-mécaniques menés au laboratoire. Ces essais
se résument à la :
• Caractérisation physique : les points essentiels traités sont :
- la dureté d’un minéral caractérisée au moyen de l’échelle de Mohs en 10 degrés,
allant de l’« extrêmement faible » (le Talc) à l’« extrêmement fort » (le diamant) ;
- la capacité d’absorption avec la méthode par immersion complète et la méthode
par capillarité sur des modules cubiques de petites dimensions (5x5x5cm et
2x2x2cm) ;
- le poids spécifique (au pycnomètre à air) qui implique la prise en compte de
toutes les porosités ; c’est ainsi qu’il s’effectue sur de la poudre de latérite
476
• Caractérisation chimique et minéralogique : L’outil utilisé est la microscopie
électronique à balayage de type JSM65600 LV.
• Caractérisation mécanique : L’essai mécanique retenu est l’essai de compression
exécuté sur blocs cubiques de dimensions suivantes : 15 cm x 15 cm x 15 cm; 13
cm x13 cm x 13 cm et 10 cm x 10 cm x 10 cm.
BLT pour les essais
Outils d’essais de dureté
Pycnomètre à
air pour le poids
spécifique
Portique Universel pour les
essais de compression
Fig. 1. BLT et quelques dispositifs expérimentaux
III. Résultats et Discussions
• Caractéristiques physiques : Ces caractéristiques ont été observées avant
(témoin) et après traitement.
- Dureté : Pas de variation sensible après traitement sauf pour le cas des blocs
de la carrière de Laye. Même dans ce cas, la variation n’est pas significative pour
les blocs traités aux décoctions de néré et de karité.
- Absorption d’eau : L’absorption est
assez rapide dans les 10 premières
minutes mais se fait progressivement
tout au long du temps.
Les blocs traités absorbent moins
d’eau que les blocs non traités : les
traitements opérés semblent joué
un rôle d’étanchéité sur les blocs
de latérite. Ce qui confirme les
observations faites sur les cases et
Fig. 2. Courbe d’absoption, exemple des BLT
de Toussiana
les techniques traditionnelles.
- Poids spécifiques au pycnomètre à air : Ils varient entre 25.5 et 29.1 kN/m3.
• Caractéristiques chimiques et minéralogiques : Trois éléments caractéristiques
Si, Al et Fe se répartissent dans des proportions différentes selon la provenance,
due notamment à l’influence de la roche-mère qui a donné naissance par altération
à ces latérites.
477
Carrière
Minéraux
Laye
Toussiana
Ces trois éléments (Si, Al et Fe)
représentent à eux seuls environ plus
de 98% des constituants minéraux des
échantillons prélevés et se trouvent
probablement dans des phases
minérales telles que des oxydes, des
argiles.
Yimdi
MgO (%)
0.11
0.25
0.13
Al2O3 (%)
40.79
36.56
40.37
SiO2 (%)
45.62
44.40
44.15
FeO (%)
11.81
17.35
14.44
CaO (%)
0.01
0.37
0.01
TiO2 (%)
1.43
1.07
0.75
K2O (%)
0.23
0.15
Fig. 3. Composition minéralogique des BLT
• Caractéristiques mécaniques : Pour les résistances à la compression, les
résultats montrent qu’il y a augmentation de la résistance des blocs traités. Les
traitements au néré présentent une augmentation meilleure que ceux au karité et
au lait de chaux.
Carrières
Blocs témoins Ro
(MPa)
Blocs traités au
Néré (MPa)
Blocs traités au
Karité (MPa)
Blocs traités au lait de
chaux (MPa)
Toussiana (qualité 1)
0,25 0
,64 0
,58 0
,48
Toussiana (qualité 2)
0,26 0
,37 0
,31 0
,30
Laye (15x15x15)
0,24 0
,38 0
,29 0
,25
Laye (10x10x10)
0,23 0
,36 0
,33 0
,28
Yimdi
2,10
-
-
2.39
Fig. 4. Récapitulatif des résistances à la compression des BLT
IV. Conclusion
Ce travail a permis de faire une meilleure connaissance du matériau « latérite ».
De leur état naturel, et pour améliorer leurs caractéristiques physico-mécaniques.
Ces blocs sont ensuite traités avec des adjuvants (de néré, de karité et de la chaux)
écologiques. Les résultats expérimentaux montrent que le traitement n’influence
pas la dureté des BLT quel que soit la carrière considérée. Cependant, le taux
d’absorption par immersion totale et par capillarité est nettement réduit chez les
BLT traitées. L’adjuvant à base de néré présente un coefficient d’imperméabilisation
plus élevé que celles des deux autres. Ces adjuvants semblent jouer un rôle
d’étanchéité sur les BLT. Les résultats mécaniques révèlent une nette amélioration
de la résistance mécanique des BLT traitées quel que soit les carrières. Cette
augmentation est moins significative pour le lait de chaux (13%) contrairement au
karité (19%) et au néré (40%).
Les études ultérieures permettront de connaître les constituants chimiques des
décoctions de néré, et des eaux résiduelles de karité, à l’origine de l’amélioration
des propriétés hydromécaniques des briques.
478
Références Bibliographiques
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Building Advisory Service and Information Network , Laterite quarries in Goa 1 : Observations on
techniques, wages and finances, Germany, 06 pages.
[13] GATE, German Appropriate Technology Exchange (2001) – Wall Building Case Study : Building
Advisory Service and Information Network, Laterite quarries in Goa 2: Observations on regulation
and environment issues, Germany, 06 pages.
479
Polymer reinforced laterite for building materials
Main author : F. JACOB ; Co-authors : K. IFEANYI, I. A. ISSOUF, A. A.
Feyisara, J. E. Elijah (African University of Science and Technology,Abuja)
Abstract
The choice of building materials in the society has been influenced by availability,
cost, and properties. Developed countries have been processing raw materials
to produce building materials, but this is not the case in developing countries
especially in Africa. The locally available materials such as clay, laterite, and plastic
wastes can be processed into low cost building materials.
This project focuses on the potential in locally available materials to produce
alternative building materials at relatively low cost. Laterite soil is reinforced with
plastic particulates obtained from plastic wastes, and vulcanized rubber to improve
Flexural and Compressive Strength.
The results show that 20% volume fraction of fine grain plastic particulates mixed
with matrix (60% laterite +20% cement) has a better Flexural and Compressive
Strength compared to the other samples of various proportions. In comparison
with the traditional building material (river sand concrete), it shows a higher
compressive strength and very close flexural strength, hence can be used as
alternative building material.
480
Réflexion sur les enjeux socioéconomiques et les défis
environnementaux des énergies renouvelables : l’exemple
des biocarburants en Afrique de l’Ouest
Euloge OGOUWALE
Département de Géographie et Aménagement du Territoire, Université d’Abomey-Calavi
[email protected]
Résumé
Le marché des « carburants verts » ou biocarburants est en plein essor avec une
croissance mondiale de 15 % par an durant les cinq dernières années.
Les pays de l’Afrique Subsaharienne ont fortement suivi cette nouvelle dynamique
et sont ainsi présents au rendez-vous du biocarburant. Les voyages des autorités
de différents pays de la sous région au Brésil, pays pionnier dans ce secteur,
ne témoignent t-ils pas de l’intérêt des Gouvernements ouest africains pour ce
type d’énergie. Pour accompagner les Gouvernements de l’Afrique de l’Ouest, il
apparaît nécessaire d’engager une réflexion sur les enjeux socio-économiques
et environnementaux liés à l’adoption des biocarburants. C’est à cette fin que la
présente communication intitulée ‘’Réflexion sur les enjeux socioéconomiques
et les défis environnementaux des énergies renouvelables : l’exemple des
biocarburants en Afrique de l’Ouest’’ fait un examen des bénéfices et surtout des
problématiques environnementales pouvant résulter du développement de la
filière des biocarburants dans l’espace ouest africain.
Selon les données de la littérature grise disponible, les biocarburants ont des
avantages dérivant des systèmes bioénergétique eue égard à la réduction de
la pauvreté, à l’accès à l’énergie, au développement rural et aux infrastructures
rurales. Les incidences vraisemblables de la bioénergie en termes de sécurité
énergétique, changement climatique, biodiversité et ressources naturelles, emploi
et commerce international sont et seront énormes. Mais faute de nouvelles politiques
pour protéger les terres menacées, d’une utilisation des terres socialement
acceptable et d’un développement bioénergétique dans une optique durable, les
dégâts environnementaux et sociaux pourraient dans certains cas l’emporter sur
les avantages. Une analyse plus fine permet de réaliser que les biocarburants
ne sont pas la panacée à la crise du réchauffement climatique encore moins à la
santé de l’environnement terrestre.
Les économies d’énergie liées à l’utilisation de biocarburants sont seulement de
48 % dans le cas du biodiésel et de 41 % pour le bioéthanol (cela signifie qu’on
481
consommerait 48 % ou 41 % d’énergie fossile en moins si on roulait uniquement
au biocarburant) selon Ulg (2004). Lorsqu’une analyse complète du cycle de vie
des biocarburants est effectuée, on se rend compte que l’utilisation des sols est le
paramètre le plus critique. En effet, la monopolisation des sols pour leur production
entraîne une réduction des possibilités pour les denrées alimentaires et donc une
hausse des prix de ces dernières. Selon un récent rapport de l’OCDE analysant
la question, le prix des céréales augmentera encore de 20 à 50 % entre 2006 et
2016. Ce dernier aspect aura certainement un impact particulièrement important
sur les populations les plus pauvres de l’Afrique de l’Ouest.
En matière de gaz à effet de serre, on est tenté de penser que le carburant issu
de la biomasse n’engendre aucune émission de CO2 fossile et donc que ces
carburants sont «propres». Actuellement rien ne saurait être plus faux (d’une
manière générale la production d’énergie de manière totalement «propre» n’existe
pas).
Les surfaces agricoles nécessaires pour remplacer l’intégralité du pétrole utilisé
pour les transports révèlent une illusion. Par exemple, pour produire les 50 millions
de tonnes équivalent pétrole (Mtep) nécessaires aux transports, il faudrait mobiliser
3 à 4 fois les terres agricoles actuelles. Satisfaire 10 % de la consommation
actuelle des transports nécessite 30 à 40% des terres agricoles actuelles. Les
consommations intermédiaires (engins agricoles, distillation, transports…) utilisent
des énergies fossiles et viennent réduire l’avantage des biocarburants.
Selon Mark Jacobson de l’université de Stanford, la combustion de l’éthanol
entraîne la formation d’oxydes d’azote et de composés organiques volatils (COV),
qui eux réagissent pour former de l’ozone. «Une hausse même modeste de l’ozone
dans l’atmosphère peut être à l’origine d’une augmentation des cas d’asthme,
d’un affaiblissement du système immunitaire. Pour l’Organisation Mondiale de la
Santé, plus de 800 000 personnes meurent annuellement dans le monde à cause
de l’ozone et de la pollution atmosphérique.
Une étude belge a été consacrée à la comparaison, conclut que le biodiesel émet
approximativement 50% de GES en moins que le diesel classique. Mais, toujours
est-il que la plupart des études concluent également à un impact négatif de la
filière des biocarburants sur l’acidification et l’eutrophisation. Ces deux impacts
sont imputables aux pratiques agricoles et à l’utilisation d’engrais azotés et
phosphorés. Mieux, il existe de nombreux autres effets environnementaux des
biocarburants liés à : 1) la production d’ozone photochimique par la réaction de
N2O, de composés organiques volatiles et du soleil ; 2) l’utilisation de ressources
naturelles ; 3) l’utilisation d’eau nécessaire à la fabrication du biocarburant ; 4) la
production de déchets.
En matière de sécurité alimentaire, le rapport indique que les disponibilités vivrières
pourraient être compromises par la production de biocarburants, la terre, l’eau et
d’autres ressources étant détournées de la production destinée à l’alimentation.
482
De même, l’accès à la nourriture pourrait être mis à mal par une hausse des
prix des denrées alimentaires de base due à la demande accrue de matières
premières pour la production de biocarburants, entraînant les populations pauvres
et victimes d’insécurité alimentaire dans une spirale de pauvreté plus accrue. La
production intensive de maïs pour fabriquer de l’éthanol a aussi des impacts à
d’autres niveaux. Plusieurs organismes, dont l’ONU, s’inquiètent des effets
inflationnistes des biocarburants pour l’alimentation humaine.
Pour le développement de la filière des biocarburants en Afrique de l’Ouest, il faut :
- l’utilisation des biocarburants doivent être conformes aux objectifs d’un véritable
développement durable. Cette filière a l’obligation de relever les défis suivants : 1)
la réduction des émissions de GES tout au long de la chaîne de production ; 2) la
production de biomasse qui ne doit pas induire d’impacts environnementaux négatifs
(à l’inverse des pratiques agricoles actuelles : utilisation d’engrais et pesticides,
pollution de l’eau, dégradation de la qualité du sol, déforestation et destructions des
cultures vivrières, etc.) ;
- la préservation de la biodiversité. Les écosystèmes naturels ne doivent pas servir
à la production de biomasse sachant que le largage de carbone dans l’atmosphère
qu’elle provoque ne compensera pas les économies potentielles de carbone.
Par ailleurs, les Etats doivent :
- diversifier les modes de production énergétique (énergie solaire, éoliennes, etc.) ;
- élaborer une politique de réduction des transports par la route avec un transfert
vers le rail ou les voies navigables ;
- une réduction de notre consommation énergétique.
Du reste, les biocarburants sont sans aucun doute meilleurs pour l’environnement
que les carburants traditionnels, mais ils ne sont pas propres à 100% : leur
production, la récolte et la transformation des matières premières sont à titres divers
source de nuisances environnementales. Il faut par exemple, 1,5 tonne de pétrole
pour produire 1 tonne d’engrais azoté nécessaire pour la production des matières
premières (blé, colza, maïs, etc.). On peut également pointer l’acidification des
sols causés par les engrais, le fait que leur fabrication risque d’aggraver la pénurie
d’eau ou les inconvénients liés aux choix de monocultures et la diminution de la
biodiversité que celles-ci induisent. Mieux, le besoin de terres pour cultiver les
plantes bioénergétiques pourrait entraîner une pression sur d’autres utilisations,
à savoir les cultures vivrières, ce qui provoquerait vraisemblablement une
augmentation des prix des aliments de base, comme les céréales. De plus, la
production des plantes bioénergétiques exige beaucoup d’eau, ce qui pourrait
diminuer le volume d’eau destinée aux usages domestiques, menaçant ainsi la
santé et la sécurité alimentaire de nombreuses populations, les enfonçant ainsi
dans une pauvreté encore plus grande.
Au moment où certains pays de l’Afrique de l’Ouest ont déclenché ou envisagent
de s’engager dans le développement des biocarburants, une réflexion approfondie
sur les enjeux socio-économiques et défis environnementaux de cette filière
s’impose. C’est ce qui est tenté dans ce papier. C’est à approfondir.
483
Etude de faisabilite technique d’une plate-forme énergetique
utilisant l’huile végétale pour l’électrification rurale
Dr.Ir Pépin Tchouate HÉTEU, Prof. Hervé JEANMART
Université catholique de Louvain, Ecole Polytechnique, Belgique Tel. +32 485 914555
Email : [email protected]
Introduction
Le marché de l’électrification rurale est immense en Afrique d’autant plus que moins
de 5% de la population rurale a actuellement accès à l’électricité. Les solutions
souvent proposées, solaire PV et groupes électrogènes au diesel, souffrent soit d’un
coût élevé ou de la rareté du combustible. Pourtant ces mêmes zones disposent
de terres susceptibles d’être valorisées en partie pour la culture d’oléagineux
en vue de produire de l’huile végétale pouvant servir comme combustible dans
des installations adaptées. A ce jour, ces communautés ne disposent pas de
technologies fiables, basées sur les huiles végétales, leur permettant de satisfaire
leurs besoins énergétiques. Ce projet vise à concevoir, assembler, tester et
optimiser une installation type de production d’électricité en milieu rural africain,
facile à entretenir, de puissance électrique variant de 30 à 100 kW, et adaptée aux
besoins (pompage d’eau, micro-industries, éclairage, etc.). L’étude de faisabilité
technique inclura aussi la valorisation de la chaleur (cogénération) pour le séchage
des produits agricoles afin d’optimiser le rendement énergétique de l’installation.
Principaux résultats
L’installation a été conçue et réalisée à partir d’un groupe électrogène de puissance
électrique nominale (48 kW). La figure ci-après indique son synoptique.
Fig. 1 : Schéma synoptique de la plate-forme énergétique
484
La plateforme a fonctionné au total environ 280 h pour une consommation totale de
3000 litres d’huile de colza et 180 heures lors des essais de performance au gasoil.
N’ayant pas pu obtenir l’huile de jatropha sur le marché international, les essais
à l’huile de colza se sont répartis sur plus de 25 jours. Cette durée est suffisante
pour mettre en évidence l’impact de l’huile carburant sur les performances et la
durabilité du moteur, notamment sur la dégradation de l’huile de lubrification.
A l’issue des essais, quelques constats qualitatifs concernant le fonctionnement
de la plateforme peuvent être faits.
- Tout au long des essais, le fonctionnement de la plateforme, et en particulier le
fonctionnement du moteur, est resté normal. Aucun équipement n’a présenté une
anomalie nécessitant une réparation ou un remplacement. Les essais confirment
donc les options retenues lors de la conception.
- En particulier, le système de basculement du gazole à l’huile et réciproquement
s’est révélé particulièrement simple d’utilisation et robuste.
- La seule faiblesse de la partie moteur de la plateforme est la batterie.
- Du point de vue de la récupération de la chaleur, le comportement a été
satisfaisant. La batterie d’air chaud connectée au second circuit d’eau a fonctionné
selon les attentes.
Conclusions et perspectives
Les résultats obtenus en laboratoire sur l’installation pilote sont assez encourageants.
Parmi les améliorations à faire sur la plate-forme, le redimensionnement de
l’échangeur sur les fumées sera nécessaire pour augmenter la température de
l’air chaud et par ricochet la puissance thermique.
Une prochaine étape devrait être la validation des résultats sur un site en Afrique,
mais avant le transfert l’installation devra être munie d’un système de filtration afin
de garantir la qualité de l’huile carburant à l’entrée du moteur.
Une variante de l’installation serait d’utiliser la chaleur récupérée sous forme d’eau
chaude pour alimenter une machine frigorifique pour alimenter une chambre froide,
application intéressante dans les villages de pêcheurs ou les zones de production
de fruits.
485
Potentials of Decentralised Waste-to-Energy System in
Reducing Energy Poverty in Africa
Abdulkadir HASSAN
City Wastes Bioenergy Solutions Africa-Caribbean Abuja, Nigeria
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Abstract
Decentralised system enables places and communities with no grid connected
electricity to utilize alternative source to enjoy energy supply from locally available
resources such as waste, solar and wind amongst others. Such system is also
suitable for estates, factories and project sites. Waste offer good alternative of
generating energy and other non-energy products, thus converting waste from
liability to asset. Over 60% of Africans lack access to clean energy despite existence
of many energy resources, conventional and renewables. Waste is among the
Renewable Energy resources, which is being neglected.
The waste could serve as feedstock for generating electricity, heat, clean cooking
fuels and so on. Instead of sending solid waste to landfill and discharging waste
water to water bodies, both categories of waste could be processed into energy
and other value-adding products, thereby improving access to clean energy and
reducing energy poverty, creating job and business opportunities and above all
minimizing environmental consequences of poor waste management. Several
technologies exist for such conversion, however anaerobic digestion (AD) and
combined heat and power (CHP) technologies offer attractive and easy to-use
option.
This paper therefore examines how communities in Africa could gain more access
to clean energy using combination of both technologies to convert waste into
various forms of energy and non-energy products. It also reviews the importance
of small and medium decentralized alternative energy systems in improving energy
supply without recourse to relying on the national grid.
486
Developing Local Manufacturing and Testing Capabilities
for Renewable Energy Facilities in Africa
Abdulkadir HASSAN
City Wastes Bioenergy Solutions Africa-Caribbean Abuja, Nigeria
[email protected]
[email protected]
[email protected]
Abstract
Renewable Energy solutions offer Africa additional and diversified source of
energy to address the problem of energy poverty and energise Africa countries
to a better future. However, issue of competence with respect to manufacturing
capabilities and testing skills continue to affect the sector negatively. Almost all
African countries rely on import for equipment, materials spare parts and testing
skills for clean energy facilities and this creates challenges in terms time taken to
complete projects, pressure on local currencies and maintenance amongst others.
These equipment require regular maintenance and whenever there is breakdown
or any form of problem, the spare parts have to be imported, as such the equipment
are not being optimized. Also due to problem of standard and near absence of
testing facilities in Africa, sub-standard equipment are flooding the market, which
contribute to environmental problems and also end-users not getting value for their
money. Attempts are being made introduce quality testing and certification with
the support of programmes like the Light Africa Programme, Global Alliance for
Clean Cookstove and others.
Therefore to optimize potentials of Renewable Energy Sector, there is need promote
and develop local content in terms manufacturing of materials and equipment as
well as testing and certification skills to protect both the environment and endusers. This paper reviews the importance of developing local capability as well
as development of the local content, thereby not only producing and maintaining
the equipment locally but also feeling the multiplier impacts such job and wealth
creation to achieve sustainable development.
487
Modélisation prévisionnelle de la politique énergétique
camerounaise
Pierre Rolland ATANGANA
Université de Yaoundé II - Soa Cameroun
L’analyse cycle de vie est d’abord apparue d’abord comme étant un outil très
puissant, capable d’évaluer les différents types d’impacts environnementaux en
se basant sur l’ensemble des étapes du cycle de vie d’un produit ou d’un service.
Aujourd’hui, elle parait ne pas être adaptée à l’évaluation des choix politiques
affectant un grand nombre de produits et services, choix qui sont néanmoins
rendus nécessaires par certaines problématiques environnementales globales.
En particulier, dans le cadre de la lutte contre les changements climatiques,
l’analyse cycle de vie ne permet pas de modéliser précisément les conséquences
environnementales indirectes liées à la transition globale requise pour le secteur
énergétique. Pour ce faire, il est nécessaire de modéliser l’ensemble de l’économie,
car un changement important du secteur énergétique est susceptible d’affecter les
autres secteurs économiques et donc d’occasionner indirectement des impacts
environnementaux.
L’objectif de cet article est donc de proposer un nouvel outil de prise de décision
permettant l’évaluation des impacts environnementaux dans un contexte de déficit
énergétique et d’adoption de nouvelles technologies aussi complexes. Ensuite de
se doter d’outils normatifs performants pour faire face à des contraintes multiformes
(quotas d’émissions, taxes, ouverture des marchés, raréfaction de la ressource).
De facto, nous montrerons comment une optimisation technico-économique de la
chaîne énergétique, au moyen des modèles bottom-up de type MARKAL (Market
Allocation) peut, permettre au Cameroun de disposer dans un horizon de long
terme (50 ans ou tous les cinq ans …..). , d’une approche prospective pertinente
des conséquences environnementales des différentes options de sa politique
énergétique. Aussi, ce modèle nous a permis, de mettre en place les différents
scénarios de politique énergétique camerounais prenant en compte l’impact
environnemental de ces différents choix à travers le niveau des émissions de
CO2.
488
Références
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French electricity production sector”, European Conference on Operational Research Euro2006,
Reykjavik 2-5 July 2006.
489
Thème 5 : Energies et Matériaux
Améliorer les revenus et les rendements de l’agriculture grâce aux outils
et méthodes mis au point par la science dans un souci d’innovation
respectueuse de l’environnement et s’inscrivant dans la durabilité, tel
est le point de convergence de l’ensemble des thèmes abordés dans ce
chapitre.
Les technologies innovantes et les méthodologies proposées sont
diverses, même si elles concourent toutes à contribuer à l’émergence
d’une production agricole performante et soucieuse de son environnement.
Une large part des recherches présentées ici s’intéresse également à
l’amélioration des connaissances de l’environnement climatique, physique
et social pour une production agricole durable et plus productive.
Lors de l’interaction de l’innovation avec le milieu social à l’avenir, il sera
essentiel d’adopter une approche participative. De plus, pour garantir des
résultats optimaux il faut à l’avenir que des comparaisons avec d’autres
technologies soient menées, que des cultures et méthodologies différentes
soient examinées pour affiner et étayer les résultats et les traduire en plans
d’action concrets.
490
Les stratégies de gestion des eaux de drainage
des périmetres irrigués du delta du fleuve Sénégal
Boubacar CISSE1, Mansour FALL2
1 Université Cheikh Anta DIOP (UCAD) Dakar - FLSH, Département de Géographie, BP 5005
Dakar Fann, Sénégal
2 Université Gaston Berger (UGB), UFR Lettres et sciences, Section de Géographie / Saint Louis,
Sénégal
E-mail : [email protected]
Résumé
Les importants volumes d’eaux de drainage générés par les périmètres irrigués
du delta du fleuve Sénégal deviennent de plus en plus inquiétants. Dans les
périmètres publics, les rejets d’eaux de drainage s’effectuent principalement dans
les dépressions naturelles (Noar, Ndiaël, Krankaye) et dans les axes hydrauliques
(fleuve Sénégal, Lac de Guiers). A ces rejets ponctuels, s’ajoutent des rejets
anarchiques des périmètres privés qui se déversent généralement dans la nature.
Du fait de leurs charges en résidus de pesticides et d’engrais chimiques, les eaux
de drainage affectent les écosystèmes récepteurs et constituent une véritable
menace pour les sols, les populations locales, le cheptel et les eaux de surface
et souterraines. Les inquiétudes majeures concernent principalement le Lac de
Guiers qui assure plus de 50% de l’approvisionnement en eau potable de Dakar.
Cette communication aborde les stratégies mises en place pour résoudre le
problème du drainage dans les périmètres irrigués et les mécanismes de gestion
des rejets agricoles. L’édification du grand émissaire de drainage du delta est la
principale solution mise en place pour régler le problème du drainage et sécuriser
la production agricole. A partir de ce grand chenal, toutes les eaux de drainage
sont collectées puis rejetées en aval du barrage de Diama, dans la mer. Des
fonds de maintenance sont aussi créés pour assurer un fonctionnement optimal
de l’émissaire du delta. Toutefois, l’impact de l’émissaire de drainage du delta
ne sera salutaire que lorsque, entre autres, les actions suivantes sont assurées
: (i) le raccordement des aménagements privés à l’émissaire du Delta ; (ii) un
entretien correct et continu des réseaux de drainage et (iii) la mise en œuvre d’un
programme concerté de suivi de la qualité des eaux le long de l’émissaire du Delta.
Mots clés : Delta, périmètres irrigués, rejets, eaux de drainage, résidus de
pesticides et d’engrais, émissaire du delta
491
Agriculture et aléas climatique : Acceptation et Vulgarisation
de l’Irrigation de Complément dans la Province du Bam,
Burkina Faso
FOSSI Sévère1, OUEDRAOGO Désiré2, ZONGO Bétéo1, TRAORE Y. Maïmouna1,
Da SILVEIRA Sewa K1
1 Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE, Burkina Faso),
2 Direction Provinciale de l’Agriculture et de l’Hydraulique du Bam (DPAH/Bam, Burkina Faso).
Corresponding author : Sévère FOSSI, [email protected]
Mots clés : changement climatique, agriculture pluviale, poches de sécheresse,
irrigation de complément, production agricole.
1. Introduction
Dans la province du Bam au Burkina Faso, les terres cultivables se dégradent
d’année en année. La pluviométrie irrégulière et mal répartie dans le temps et
dans l’espace est caractérisée par des séquences de sécheresses intermittentes
(de trois jours à un mois), des évènements pluvieux intenses et irréguliers, ainsi
que des amplitudes de température très variables. Cette situation pédoclimatique
défavorable a pour conséquences des faibles rendements et une exposition de la
province à une situation d’insécurité alimentaire grandissante d’année en année
(Clavel et al, 2008).
En partenariat avec l’organisation non gouvernementale AZND (Association ZoodNooma pour le Développement) et d’autres partenaires, l’Institut International
d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) exécute un projet dans ladite
province par la réalisation des Bassins de Collecte des Eaux de Ruissellement
(BCER) en vue de procéder à une irrigation de complément en cas de poche de
sécheresse (de trois jours à un mois). L’irrigation de complément consiste à apporter
un supplement d’eau en vue de stabiliser et /ou d’augmenter les rendements en
quantité et en qualité, dans les zones où les pluies sont généralement issuffisantes
pour couvrir le besoin en eau des cultures. (Doorenbos et Kassam, 1987). Cette
technologie est en phase d’expérimentation dans le Bam. Le gouvernement à
travers le Ministère de l’Agriculture et de l’Hydraulique prévoit de construire
des milliers de bassins de collecte des eaux de ruissellement pour promouvoir
l’irrigation de complément et sécuriser la production en campagne hivernale dans
10 des 13 régions administratives du pays (MAH, 2012).
Cette étude vise à identifier et analyser les déterminants de l’acceptation et de la
vulgarisation de la pratique de l’irrigation de complément à partir des BCER dans
la province du Bam.
492
2. Méthode
La collecte des données a commencé par une revue de la littérature ayant permis
de délimiter la zone d’étude et de recueillir les données secondaires nécessaires
à cette étude. Des données primaires ont ensuite été collectées à quatre niveaux.
Le premier niveau a consisté à réaliser des enquêtes à l’aide de questionnaires
auprès de 30 producteurs dont 12 femmes, dans les villages de Mogodin, Niénéga
et Sandouré. Ces villages enquêtés ont été choisis en concertation avec les
responsables de l’ONG AZND de Kongoussi. Le second niveau représente des
focus groups réalisés avec les groupements villageois (masculins et féminins) et
des interviews semi-structurés avec les agents des services techniques (03) et
des responsables de l’ONG AZND (02). Deux ateliers participatifs pour la mise en
œuvre du projet pilote ont permis de réunir un total de 91 producteurs issus de 13
villages et repartis en six groupe de travail. Leurs avis et leurs connaissances sur
la pratique de l’irrigation, la fréquence et la longueur des poches de sécheresse
et les stratégies pour faire face aux aléas climatiques dans le secteur agricole
ont ainsi pu être rassemblés. Enfin, l’outil CRiSTAL (Community-based Risk
Screening Tool – Adaptation - Livelihoods) mis au point par l’Union Internationale
pour la Conservation de la Nature (UICN), permet comprendre les liens entre les
risques liés au climat et les moyens d’existences des populations locales.
Résultats et discussion
Caractéristiques socio-économique des exploitations agricoles
L’échantillon était constitué de 40 % des femmes. Globalement, les producteurs
agricoles rencontrés ont un âge compris entre 21 et 55 ans. Les résultats issus
de l’enquête montrent que ces derniers pratiquent l’agriculture pluviale depuis
l’âge de 7 à 12 ans. Les spéculations produites par ordre d’importance sont le
sorgho, le mil, le maïs, le niébé, l’arachide et le sésame. Les femmes cultivent le
gombo, l’oseille, et le voandzou. Ces spéculations constituent la principale source
de revenus des producteurs, qu’ils soient femmes ou hommes.
2.1. Perceptions paysannes de l’évolution des variables climatiques
Les producteurs ont une bonne appréciation du climat actuel et de celui du passé,
mais ont quelques difficultés à se projeter dans le futur (Tableau 1). Selon leurs
perceptions, les températures étaient moins élevées dans le passé mais elles ont
connaissent actuellement une hausse croissante avec une variation temporelle.
De même, la pluviométrie assuraient dans le passée une couverture suffisante
des besoins en eau des cultures tandis de nos jours elle est devenue irrégulière
dans le temps et dans l’espace. Cette irrégularité se traduit par des poches
de sécheresse de longue durée et des inondations chroniques compromettant
négativement la production agricole. L’existence des grands vents n’était pas
perçue dans le passé par les producteurs. Par contre, ils estiment qu’ils sont
493
devenus plus ou moins fréquents aujourd’hui. La prévision du vent, de la pluie,
et de la température dans le futur demeurent difficile par les producteurs compte
tenu de la forte variabilité du climat dans la province.
Tableau 1 : Évolution de la température, pluie, et le vent dans la province du Bam
Note : (+) : plus élevé,
(-) : moins, (=) : égal ou je ne sais pas
2.2. Connaissances, aptitudes et pratiques de l’irrigation.
Les enquêtes révèlent qu’en dehors des producteurs pilotes encadrés par le projet,
la majorité des producteurs n’a pas encore pratiqué l’irrigation de complément.
Seule l’irrigation sur les cultures maraîchères en contre saison a été conduite par
la plupart des producteurs. La source d’eau pour cette irrigation dans les sites
d’exploitation de la Société Coopérative Maraichère du Bam (SCOOBAM) est le lac
Bam. Outre cette source d’eau, ils existent petits quelques barrages dans la zone.
Cependant, tous les producteurs agricoles ont déjà entendu parler de l’irrigation
de complément (IC) grâce aux interventions de 2iE, l’AZND et leurs partenaires.
Outre la formation des producteurs, les informations sur l’importance de l’IC sont
diffusé à la radio et la télévision. L’ensemble des producteurs interrogés, pilotes
ou non, trouvent la pratique très intéressante, car elle permet de combler le déficit
hydrique de cultures occasionnées par des poches de sécheresse pouvant durer
jusqu’à 30 jours. Les producteurs ont non seulement une expérience soutenue en
matière d’irrigation du fait de l’existence du lac naturel et de nombreux barrages
leur permettant de mener des activités de maraichages en saison sèche, mais
aussi une maîtrise des techniques de conservation des eaux et des sols. Ces
expériences sont des pré-requis pour l’acceptation de l’irrigation de complément
qui perçue comme une stratégie d’adaptation aux conséquences des séquences
sèches régulièrement observées en saison pluvieuse. Le tableau 2 montre
quelques résultats de l’analyse CRiSTAL.
494
Tableau 2 : Information des producteurs sur les Changements et la Variabilité Climatique
2.3. Perception et implication des services techniques dans la mise en œuvre de
l’irrigation de complément dans la province du Bam
Les résultats obtenus à partir des entretiens avec agents des services techniques
révèlent que ces derniers ont une vision positive de la pratique de l’irrigation dans
l’optique de la sécurisation des productions pluviales (Tableau 3).
Tableau 3 : Perception et connaissance de l’irrigation de complément par les services
techniques
Dans un contexte de changements climatiques, les zones sahéliennes défavorisées
par la nature trouvent en cette pratique une solution intéressante de sécurisation
de la production agricole pluviale. Selon les techniciens, l’irrigation de complément
à partir des bassins est une technologie adaptée mais son accessible est un
certain nombre de producteurs. Cette innaccessibilité peut être liée au coût élévé
et de la faible mobilisation en main pour la contruction des bassins.
495
3. Conclusion
La province du Bam, à l’instar des autres provinces du Burkina Faso a beaucoup
souffert des effets adverses du climat au cours des deux dernières décennies.
La pratique de l’irrigation de complément y est alors perçue comme une solution
intéressante pour la sécurisation et l’intensification de la production pluviale.
Elle vient en appui aux stratégies endogènes déjà développées. Les sites
expérimentaux de l’IC dans la province ont permis de suscité créer un engouement
chez les producteurs agricoles. De l’avis général des producteurs et des agents
des services techniques du Ministère de l’agriculture et de l’hydraulique, cette
pratique mérite une large vulgarisation. Dans la province, l’acceptation de la
pratique réside dans l’approche participative initiée pour le choix des producteurs
pilotes, la sélection des spéculations, la mise à disposition des moyens d’exhaures
et des techniques d’irrigations, mais aussi de la campagne agricole précédente
qui a été catastrophique. Cependant, les coûts élevés de réalisation des BCER
et l’accès des femmes au foncier pourraient être un frein non pas à l’acceptation,
mais à la vulgarisation de l’irrigation de complément. Un des défis de la recherche
devra donc être de proposer des bassins solides et peu coûteux et trouver
des mécanismes pour associer les femmes sans fragiliser le tissu sociale des
communautés villageoises.
Références bibliographiques
Clavel D, Barro A, Belay T, Lahmar R, Maraux F. (2008) Changements techniques et dynamique
d’innovation agricole en Afrique Sahélienne: le cas du Zaï mécanisé au Burkina Faso et de l’introduction
d’une cactée en Ethiopie. VertigO - la revue électronique en sciences de l’environnement, 8 (3) : mis
en ligne le 20 décembre 2008, consulté le 29 mai 2012.
Doorenbos J, Kassam AH. (1987) Réponses des rendements à l’eau. Bulletin FAO d’irrigation et de
drainage 33, Rome 1987: 201-209
MAH. (2012) Résultats définitifs de la campagne agricole et de la situation alimentaire et nutritionnelle.
MAH : 56p.
496
Performance technique d’un système d’irrigation goutte à
goutte par récupération de perfuseurs médicaux sous culture
de laitue et d’amarante
André ADJOGBOTO ; P.B. Irénikatché AKPONIKPE
Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique de l’Environnement (PSHE), Faculté d’Agronomie (FA),
Université de Parakou (UP), 03 BP : 351 Parakou Université Bénin, Tél : 95 48 51 01
E-mail: [email protected]
Introduction
Le Bénin, un pays de l’Afrique de l’ouest dispose d’immenses potentialités hydroagricoles dont les conditions agro-géologiques favorables à la diversification
agricole et les ressources naturelles suffisantes pour l’intensification agricole par
l’irrigation avec un potentiel de plus de 322 000 ha de terres irrigables (Aquastat,
2007). Malgré ces énormes potentialités, l’agriculture béninoise demeure une
agriculture traditionnelle de subsistance essentiellement pluviale et tributaire des
aléas climatiques (FAO, 2005 ; AGRIDAPE, 2009). On peut noter la fluctuation
des hauteurs de précipitation annuelle, l’installation tardive des pluies, l’arrêt
précoce de la saison réduisant la durée de la saison des pluies, la réduction du
nombre des évènements pluvieux au profit de l’augmentation de la période sèche,
la concentration des pluies sur un temps court (Lokossou, 2011; Akponikpè
et al., 2010 ; Hounkannou, 2010). Les variations hydro-climatiques constituent
dès lors une menace majeure pour l’ensemble des agro-écosystèmes du Bénin
(Houndénou, 2005). Face à toutes ces contraintes menaçant la sécurité alimentaire
de la population, l’agriculture irriguée apparait comme moyen essentiel permettant
de répondre aux besoins alimentaires des populations sans cesse croissants. Le
développement des systèmes d’irrigation à faible coût constitue une alternative
pour les méthodes traditionnelles d’irrigation des cultures maraîchères à petite
échelle. Par ailleurs, les perfuseurs médicaux usagers qui sont brûlés constituent
une source importante de pollution atmosphérique. Leur récupération pourrait
servir de matériel dans la conception de petits systèmes d’irrigation à faible coût
dont l’irrigation goutte à goutte. L’objectif général de la présente étude est de
promouvoir les systèmes d’irrigation goutte à goutte à faible coût au Bénin en vue
d’une gestion durable des ressources en eau.
Matériels et méthodes
Les essais se sont déroulés dans la zone soudanienne au Nord-Est du Bénin dans
la commune de Parakou caractérisée par une pluviométrie moyenne de 1 200 mm
par an avec une température moyenne annuelle est de 27°C et l’humidité relative
de 60% en moyenne par an.
497
Pour la conception, des perfuseurs médicaux usagers ont été collectés et désinfectés à
l’aide de l’hypochlorite sodium (eau de javel) à 2,6% c.a. Des tests ont été réalisés en ce qui
concerne l’écoulement général de l’eau à travers le micro-tube et à travers les goutteurs
constitués de deux isolants de fils électriques débarrassés de la résistance métallique et
emboîté l’un dans l’autre. La pression de fonctionnement du système a été créée par une
altitude de 0,1 m à 0,5 m. Le débit des goutteurs a été évalué à charge constante à
différentes hauteurs ; ce qui nous a permis d’arrêter la hauteur maximale de fonctionnement
de la composante testée au cours de la présente étude. Le débit des goutteurs est déterminé
par la relation 𝑄𝑄 =
𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝑑𝑑 ′ 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑙𝑙)
𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 (ℎ)
; avec Q le débit d’un goutteur en l/h et le débit de la
composante du système considérée est déduit à partir de celui des goutteurs en divisant le
volume total d’eau écoulé à travers les goutteurs par le temps. Le coefficient d’uniformité du
débit des goutteurs a été déterminé suivant la formule de Christiansen (1942).
Pour comparer le système mis en place aux techniques usuelles d’arrosage,
il a été adopté un dispositif expérimental en split plot en bloc aléatoire complet
avec quatre répétitions. Deux facteurs ont été mis en jeu lors de cet essai dont
le principal est le système d’irrigation à trois modalités: le système d’irrigation
goutte à goutte, l’arrosage amélioré (manuel à ETM) et l’arrosage ordinaire
suivant les pratiques des maraîchers et le second facteur est représenté
par l’espèce végétale à deux modalités que sont l’amarante et la laitue. Les
opérations d’entretien, de fertilisation et de protection phytosanitaire sont
identiques pour les trois systèmes étudiés. L’efficience d’utilisation de l’eau a
été déterminé par : EUE (kg/ha/mm) = Rdt / ETR avec Rdt : le rendement de
la culture en matières sèches totales ; ETR : l’évapotranspiration réelle de la
culture. La hauteur des plants, le nombre de feuilles, la biomasse et l’humidité
du sol sur une profondeur de 0 à 50 cm (soit 0-10, 10-20 ; 20-30 ; 30-40 et 4050 cm) sur toutes les planches de chaque système (méthode gravimétrique)
ont été suivis hebdomadairement et enfin les rendements des deux cultures ont
été évalués. Les données collectées ont été analysées via un modèle linéaire
généralisé (GLM) sous SPSS.17.
Résultats et Discussion
Caractéristiques du système d’irrigation goutte à goutte à base de
perfuseurs médicaux
Les caractéristiques du système mis en pace sont résumées dans le tableau 1.
498
Eude comparative de performance productive du système d’irrigation
goutte à goutte par rapport à l’arrosage amélioré (manuel à ETM) et
l’arrosage ordinaire suivant les pratiques des maraîchers
Pour la laitue, tous les systèmes étudiés ont produit en moyenne respectivement
7,98 (± 0,73) t/ha et 0,63 (± 0,11) t/ha de biomasses fraîche et sèche (figure 1).
Les résultats d’analyse de variance ont montré pour la laitue que le système
de goutte à goutte conçu donne des performances de croissance (hauteur des
plants, le nombre de feuilles par plant, biomasses temporelles), les rendements
en biomasses fraîche et sèche, l’efficience d’utilisation de l’eau (WUE) similaires
aux autres systèmes (arrosages ordinaire et amélioré). Des performances
contraires ont été montrées par Oumarou (2008) en comparant le JPA (Jardin
Potager Africain) à l’arrosage manuel avec des pratiques culturales améliorées
et l’arrosage manuel avec des pratiques traditionnelles. Il a été montré qu’à
égales densités de plantation, de volume d’eau et dose d’engrais, le rendement
de la laitue Maya a été plus élevé (1,5 fois) dans le cas de l’irrigation goutte à
goutte que de l’arrosage manuel.
Pour l’amarante, le rendement en biomasse fraîche de l’amarante est de 14,676
(± 0,57) pour le système d’irrigation goutte à goutte, 11,366 (± 0,57) pour
l’arrosage amélioré et 12,025 (± 0,57) pour l’arrosage ordinaire (figure 2). Le
système de goutte à goutte conçu a montré non seulement des performances
similaires aux autres systèmes pour les paramètres de croissance mais il a
donné de rendements en biomasse fraîche et l’efficience d’utilisation de l’eau
(WUE) plus élevés par rapport aux autres systèmes (respectivement 3,31 (±
0,81) t/ha et 2,65 (± 0,81) t/ha de biomasse fraîche ; 0,004 et 0,005 t/ha/mm
de biomasse sèche de plus que l’arrosage amélioré et l’arrosage ordinaire.
L’arrosage amélioré a minimisé le drainage par rapport à l’irrigation goutte à
goutte et l’arrosage ordinaire qui sont similaires pour les deux cultures. Une
économie d’eau de 54% et 35% a été réalisée par le système d’irrigation goutte
à goutte par rapport à l’arrosage ordinaire et l’arrosage amélioré pour l’amarante
et respectivement 59% et 35% pour la laitue. Sivanappan (1994) a montré une
amélioration de 50% du rendement et de l’économie d’eau par rapport à d’autres
techniques d’irrigation.
499
Irgg : Irrigation goutte à goutte ; Arosam : Arrosage amélioré (arrosage à ETM) ; Arrosord : arrosage ordinaire
Les barres d’erreur représentent l’écart-type de la moyenne ; ns = non significatif.
Figure 1 : Rendements moyens en biomasse fraîche de la laitue (A) et d’amarante (B).
Les moyennes suivies des mêmes lettres alphabétiques ne sont pas significativement
différentes au seuil de 0,05.
Conclusion
Les résultats obtenus suggèrent que le système d’irrigation goutte à goutte a
été le plus efficient et serait plus adapté à la culture de l’amarante. Il serait
donc nécessaire d’orienter les études postérieures vers sa perfection tout en
cherchant le goutteur approprié disponible et moindre coût pouvant améliorer
l’uniformité du débit.
Références bibliographiques
AGRIPADE. 2009. Revue sur l’agriculture durable à faibles apports externes. Volume 24, n°4.
Akponikpè P. B. I., Johnston P., and Agbossou K., E. 2010. Farmers’ perception of climate change
and adaptation strategies in Sub- Saharan West-Africa. ICID+18, 2nd International Conference:
Climate, Sustainability and Development in Semi-arid Regions. August 16 - 20, 2010, Fortaleza Ceará, Brazil, 15p.
AQUASTAT. 2007. Annuaire statistique. Rome, Italie : www.fao.org
FAO, 2005. L’irrigation en Afrique en chiffres. Enquête AQUASTAT – 2005. Rapports sur l’eau,
FAO, Rome.
Hounkannou H. C. 2010. Stratégies endogènes de maîtrise de l’eau développées par les
producteurs face au changement et la variabilité climatique dans la commune de Lalo (Sud Bénin).
Mémoire de Licence Professionnelle, FSA, UAC, Bénin, 110 p.
Oumarou S. 2008. Etude comparative de l’irrigation goutte à goutte à basse pression JPA et de
l’arrosage manuel sur la production de la laitue en zone sahélo soudanienne du Niger. Mémoire
d’Ingénieur Agronome à l’Institut Polytechnique Rural de Formation et de Recherche Appliquée
IPR/IFRA de Katibougou ; 60p.
Sivanappan R.K.1994. Prospects of micro-irrigation in India. Irrigation and Drainage Systems,
Volume 8, Issue 1, 1994, pp. 49-58.
500
Récentes modifications de la saison agricole au Bénin
Romaric LOKOSSOUa, P.B. Irénikatché AKPONIKPE
Unité de Physique du Sol et d’Hydraulique Environnementale (PSHE), Faculté d’Agronomie (FA),
Université de Parakou (UP); 03 BP : 351 Parakou Université, Bénin
a Email : [email protected], [email protected]
Introduction
Le secteur agricole, au Bénin, est le secteur le plus touché par la pauvreté et le
plus exposé aux effets néfastes des irrégularités climatiques et des phénomènes
météorologiques extrêmes (PARBCC, 2008), qui sont dues aux changements
climatiques et qui sèment souvent de la confusion dans les planifications
agricoles élaborées jusque-là de façon traditionnelle. Des travaux de Boko (1988),
Houndénou (1999) et de Ogouwalé (2004), on retient que péjoration pluviométrique,
réduction de la durée de la saison agricole, persistance des anomalies négatives,
hausse des températures minimales, caractérisent désormais les climats du
Bénin et modifient les régimes pluviométriques et les systèmes de productions
agricoles. De plus selon Houndénou (2001), la variabilité climatique qui se traduit
par la baisse de la pluviométrie couplée au réchauffement thermique et à l’action
anthropique induit une dégradation du milieu écologique, une modification du bilan
hydrique des cultures et un désarroi au niveau du monde paysan qui se réfère aux
théories abstraites pour expliquer le phénomène climatique. Ceci dénote du degré
auquel les paysans sont affectés par ces phénomènes et de leur volonté manifeste
à en trouver des solutions adéquates. Dès lors, selon Besancenot (1986), il paraît
évident que les difficultés rencontrées dans cette agriculture ne trouveront pas
de solutions durables sans de profondes réformes de structures ; mais cellesci devront impérativement être complétées par une prise en compte beaucoup
plus réaliste des données climatiques. Bien qu’il existe des études cependant
sommaires et localisées sur l’agro-climatologie du Bénin comme ceux de
Houndénou (1998), Donou (2009), Vissin et al (2009) et ceux du PARBCC (Agrométéo info - parution n°1 - avril 2008); il manque de référence complète pouvant
nous permettre de mieux connaître la situation agro-climatique générale du pays.
Aussi, les méthodes de calcul et d’analyse sont souvent erronées ou disparates
d’un auteur à l’autre. Le travail résumé dans cet article a été nécessaire pour
étudier le comportement spatio-temporel de l’agro-climat du Bénin et pour établir
une base de données de références pour la conduite de leur exploitation (date de
semis, date de récolte, durée de la saison etc…). De plus avec l’avènement des
changements climatiques, il s’avère important d’actualiser les quelques références
en rapport avec la question.
501
Milieu d’étude
La zone d’étude prend en compte tout le
Bénin. Il est situé en Afrique de l’ouest,
entre 6° 10’ N et 12° 25’ N d’une part
et d’autre part, entre 0° 45’ E et 3° 55’
E. D’une superficie de 114.763 km2, la
République du Bénin est limitée au Nord
par le fleuve Niger, frontière naturelle
avec la République du Niger, au NordOuest par le Burkina-Faso, à l’ouest
par le Togo, à l’Est par le Nigeria et au
Sud par l’Océan Atlantique du Golfe de
Guinée auquel il fait front sur 125 km,
et s’allonge du Nord au Sud sur une
distance d’environ 700 km.
Au totale 57stations pluviométriques,
dont 51 stations climatiques et 6
stations synoptiques, réparties sur
l’ensemble du pays ont été utilisées
comme la figure ci-contre.
Méthode
Détermination des caractéristiques de la saison agricole (date de début, de fin de la
saison et la durée.
Pour notre étude, nous avons adopté la définition de Sivakumar et al. (1993). Pour le
début d’une éventuelle deuxième (2ème) saison des pluies dans le contexte béninois,
un cumul pluviométrique minimum de 10 mm sur 3 jours avec pas plus de 7 jours
de sécheresse durant les 30 jours qui suivront la date de début a été adopté. La
détermination de la fin de saison est faite à partir du calcul du bilan hydrique et est la
date à laquelle le stock d’eau du sol descend (donc après une longue sécheresse)
sous un seuil donné. Le détail des conditions utilisées pour la détermination des
saisons de pluies dans notre étude se résument dans le tableau 1.
Réserve moyenne en eau utile des cultures (RUm)
La réserve moyenne en eau utile des cultures (RUm) varie suivant les types de
sol. Elle a été définie, dans le cadre de cette étude, pour chaque catégorie de
stations en tenant compte des propriétés hydrauliques des principaux types de sol
(Azontondé, 1991) sur lequel se situent les stations.
502
Calcul du bilan hydrique
Le bilan hydrique peut être défini comme la différence entre la réserve d’eau utilisable
dans la rhizosphère (espace occupée par les racines et les radicelles) apportée
par la pluie et la perte en eau par évapotranspiration (ET). Elle a été calculée,
dans le cadre de notre étude, à partir d’un modèle simple en cascade intégré au
logiciel INSTAT pour la détermination des dates de fin de la saison agricole. Nous
avons ulitilisé, dans le calcul du bilan hydrique,plusieurs variables dont les plus
importantes sont l’évapotranspiration(calculée avec la formule de Penman-Monteith
recommandée par la FAO); la réserve moyenne en eau utile des cultures (RUm) et
la pluviométrie.
Choix des périodes d’étude
Pour mieux étudier l’évolution des saisons à travers les tests de tendance et en se
basant sur la littérature, les séries chronologiques des bases de données ont été
séparées en 3 périodes au niveau de chaque station. Le test de Mann-Kendall a
été effectué pour voir la tendance d’évolution dans le temps des variables étudiées
à savoir date de début des saisons, durée des saisons, nombre de jours de pluies
dans la saison, cumul de pluies dans la saison sur les 3 périodes suivantes :
périodes 1 (1921-2002) avec 27 stationsconcernées, périodes 2 (1950-2002) avec
44 stations concernées, périodes 3 (1970-2002) avec 57 stations concernées.
Résultats et discussions
D’après les analyses, 14% en moyenne des stations étudiées dans le pays au cours
des trois périodes d’étude, ont connus de tendance en général tardif pour le début
des saisons agricoles. Ces stations se situent pour la plupart au sud du pays. Ce
résultat montre que très peu de stations ont connu de changements significatifs des
débuts de saisons agricoles.
Environ 18%, en moyenne, des stations ont connus de tendance à la baisse en
ce qui concerne la durée de la saison agricole par rapport aux dates de débuts.
La tendance à ce niveau est à la diminution de la durée des saisons. Les stations
ayant connus la diminution de cette durée se situent pour la plupart au nord (zone
soudanienne) entre les 9e et 11e parallèles. La période d’étude au cours de laquelle
plus de stations ont connus cette tendance est la deuxième période (entre 1950 et
2002).
Le cumul de pluie intra-saison a connu également de tendance surtout à la baisse au
niveau de plusieurs stations (en moyenne 25% des stations étudiées) situées pour
la plupart entre 10e et 11e parallèle de la zone soudanienne pendant la première et
la deuxième période ; et un peu dans la zone subéquatoriale pendant la deuxième.
Le plus grand nombre de stations qui ont connus cette tendance, dans tout le pays,
s’observe surtout entre 1950 et 1970. Entre 1970 et 2002, nous constatons autant
de diminution que d’augmentation du cumul intra-saison. L’origine de la diminution
des cumuls saisonniers de pluie, d’après les résultats de nos travaux, remonte alors
vers les années 50.
503
Les modifications du nombre de jours de pluie à l’intérieur de la saison agricole
sont plus perceptibles et plus généralisées sur l’ensemble du pays (40 à 55%
des stations étudiées). La tendance en général est à la diminution du nombre de
jours de pluie. Le plus grand nombre de stations ayant connu de diminution se
situe entre 10e et 11e parallèle de la zone soudanienne pendant la première et la
deuxième période ; et dans la zone subéquatoriale entre 6e et 8e parallèle pendant
la deuxième et la troisième période. Le plus grand nombre diminutions observées
dans le pays pour cette variable a été enregistré entre les années 1950 et 1970.
En somme, les résultats obtenus pour le test de tendance de Mann-Kendall nous
montrent que les récessions climatiques, caractérisées par les dates de début de
saisons agricoles qui deviennent tardives et surtout par la diminution des durées des
saisons, le nombre de jours de pluie et le cumul de pluie par saison, ont plus touché
les régions du nord et du sud Bénin. Ces diminutions ont été plus observées au nord
du Bénin en général entre les années 1921 et 1970 et au sud entre 1950 à 1970.
Cela met en exergue le fait que le nord a été touché par les récessions climatiques
avant le sud. Les diminutions constatées ont également été rapportés dans le
rapport de PANA-Bénin (2008), selon lequel, dans la région septentrionale du pays,
le mode de répartition des pluies évolue vers le retard des événements pluvieux
et le raccourcissement de l’unique saison pluvieuse qui caractérise normalement
la région du nord. Le sud du pays, excepté la zone côtière où la tendance est
l’accroissement de la pluviométrie, l’on assiste également à un déficit de pluie, ce
qui provoque une réduction des rendements agricoles et une diminution du taux de
renouvellement de la couverture végétale. Mieux encore, Hess et al (1994), suite
à ses travaux sur une série chronologique de 1961-1990 au niveau de quelques
stations prises entre les 11° N et 13° 15’ N au Nigéria et au Niger qui sont des zones
climatiques similaires du nord Bénin, ont montré que la pluviométrie intra-saison
agricole a connu une diminution de 8 mm et que cette baisse est provoquée par la
diminution du nombre de jour pluvieux de 6 à 25 jours pendant la saison agricole
pour la majeur partie des stations étudiées.
Conclusion
La présente étude qui s’inscrit dans la logique de l’amélioration de la connaissance
de l’agro-climat du Bénin par actualisation des références sur l’agro-climatologie en
prenant en compte les effets des changements climatiques, à consister à déterminer
les variables caractéristiques de la saison agricole puis à effectuer des tests de
tendance pour connaître l’évolution dans le temps de ces variables. Au terme de
cette étude, nous avons remarqué que la période critique, où a été observé des
modifications (diminutions) de la plupart des caractéristiques de la saison agricole,
est celle variant de 1950 à 1970. La diminution des valeurs de ces caractéristiques
(sauf le début de la saison des pluies) s’est fait plus ressentir dans les régions du
nord et du sud du pays. Ce qui sous-entend que la région du centre semble être
moins affectépar ces changements que le nord et le sud.
504
Soil conditions impact of rice in Tropical Savannah
valley bottoms
Sub-Theme 1 : Climate and Water Cycle
KEITA Aa*, SCHULTZ Bb, YACOUBA Hc , HAYDE LGd and DIANOU De
a Joint Research Centre in Water and Climate, International Institute for Water and Environmental
Engineering (2iE), Ouagadougou, Burkina Faso, 01BP 594 Ouaga 01, [email protected],
Tel +226 70 23 48 65
b Department of Water Science Engineering, UNESCO-IHE- Institute for Water Education, Delft, the
Netherlands, PO Box 315, 2601 DA Delft, [email protected], Tel +31 (0)15 215 18 21
c Joint Research Centre in Water and Climate, International Institute for Water and Environmental
Engineering (2iE), Ouagadougou, Burkina Faso, 01 BP 594 Ouaga 01, [email protected],
Tel +226 50 49 28 00
d Department of Water Science Engineering, UNESCO-IHE- Institute for Water Education, Delft, the
Netherlands, PO Box 315, 2601 DA Delft, [email protected],Tel +31 (0)15 215 18 21
e National Center for Scientific and Technology Reasearch (CNRST). 03 BP 7192, Ouagadougou,
Burkina Faso, E-mail : [email protected], Tel/Fax : 226 50 33 56 84
* Corresponding author
Abstract
Aiming to contribute to the current general effort to improve rice yield in Africa,
a crop of special interest in West Africa due to its socio-economic and political
implications, the current experiment was developed to measure physic-chemical
but also agronomic parameters in rice growing process. With the intention of limiting
the interference of confounding variables, that may occur in field measurements in
farming plots of valley bottoms, 12 concrete microplots where constructed. Each
microplot possesses a surface of 1 m² and a 1 m depth of rootzone extracted from
three different locations of Tropical Savannah. The soil layer is limited at his top by
free surface drainage tap and at its bottom by a subsurface drainage tap. This last
one is designed to help improve water and oxygen circulation within the rootzone.
Three of the 12 microplots are used as control, in the sense that the bottom tap is
closed and therefore the subsurface drainage is nil. This reproduces bad drainage
conditions in real farmer rice plots in Tropical Savannah valley bottoms. The bottom
tap is open in the other microplots.
The measurements performed over 3 growing campaigns – two rainy seasons
and one dry season – show that while the pH, the dissolved oxygen, and the redox
potential tend to increase in microplots with subsurface drainage, the rice yield
seems better in non-drained ones. The dissolved oxygen in the treatments (drained)
provides a mode of 1.3 mg/l against 5.8 mg/l in the controls (non-drained). Though
a certain gap is preserved during the growing season, the general tendency is
oxygen depletion throughout the season (Figure 1). The rice yields, under the
505
given fertilisation conditions are an average of 14 tons/ha in the treatments v.s. 12
tons/ha in the controls. The standard deviation reaches 2 tons/ha, and therefore
it seems that when fertilisation is applied, the difference in rice yield between the
drained and the non-drained microplots is not significant (Figure 2, A,B).. On the
other hand, when fertilisation in not applied, the rice yield drops in both series,
reaching only 3 tons/ha in the case of the soils of Tiefora, one of the 3 sites and 5
tons/ha in the case of Kamboinse (Figure 2, B). The fresh, but thought highly iron
intoxicated (soil iron concentration not available yet) soil of Vallee du Kou grave
8 tons/ha. In conclusion, it seems when fertilisation is properly made available to
the crop, iron toxicity is marginal. In these conditions subsurface drainage seems
not playing a significant role that makes a strong difference between the yields in
drained and non-drained soils.
Key words : iron toxicity, rice yield, subsurface drainage, tropical savannah,
valley bottoms
Figure 1 : Dissolved oxygen profile in the soil
Figure 2 : Rice yields
506
Climate Variability and Yields of Major Staple Food Crops in
Selected States in Nigeria
TEMIDAYO GABRIEL APATA and JOSEPH AMIKUZUNO
Abstract
Climate variability, the short-term fluctuations in average weather conditions
and agriculture affect each other. Climate variability affects the agroecological
and growing conditions of crops and livestock, and is recently believed to be the
greatest impediment to the realisation of the first Millennium Development Goal of
reducing poverty and food insecurity in arid and semi-arid regions of developing
countries.
Conversely, agriculture is a major contributor to climate variability and change by
emitting greenhouse gases and reducing the agroecology’s potential for carbon
sequestration. What however, is the empirical evidence of this inter-dependence of
climate variability and agriculture in Sub-Sahara Africa? In this paper, we provide
some insight into the long run relationship between inter-annual variations in
temperature and rainfall, and annual yields of the most important staple food crops
in Selected States in Nigeria. Applying pooled panel data of rainfall, temperature
and yields of the selected crops from 1976 to 2010 to cointegration and Granger
causality models, there is cogent evidence of cointegration between seasonal,
total rainfall and crop yields; and causality from rainfall to crop yields in the SudanoGuinea Savannah and Guinea Savannah zones of Selected States in Nigeria. This
suggests that inter-annual yields of the crops have been influenced by the total
mounts of rainfall in the planting season.
Temperature variability over the study period is however stationary, and is
uspected to have minimal effect if any on crop yields. Overall, the results confirm
the appropriateness of our attempt in modelling long-term relationships between
the climate and crop yield variables.
Key words : Climate variability, rainfall, yield, cointegration, causality
Introduction
Climate variability the short-term changes in the average weather patterns
and agriculture affect each other. On the one hand, climate variability affects
agroecological, growing conditions of crops and livestock. Climate variability and
change are believed to be the greatest impediment to the realisation of the first
Millennium Development Goal of reducing poverty and food insecurity globally via
increased agricultural production in developing countries.
Climate variability results from our use of energy, but its impact is manifested
507
through changes in agroecological conditions and climatic factors, particularly
precipitation and temperature. Precipitation, especially rainfall and atmospheric
temperature, the most important weather variables affected by climate change,
play a crucial role in agricultural production in Sub-Sahara Africa (SSA). Having no
glaciers to melt, it is believed that the most profound and direct impacts of climate
variability over the next few decades in Africa will be on agriculture (Kurukulasuriya
and Mendelsohn, 2008). This is because, unlike in the industrialised regions of
the world, a majority of SSA’s largely smallholder farmers lack yieldimproving
techniques like greenhouse and irrigation facilities for crop production. In addition,
the usually self-bred crop varieties of SSA’s subsistent farmers have a more
limited genetic diversity and resilience to unfavourable weather conditions than
those of developed countries where crops are virtually bred to withstand changes
in climatic factors.
Although SSA, like other developing regions of the world, contributes the least to
climate change and variability, it is known that semi-arid countries in SSA will be
the most affected by the phenomenon in terms of agricultural production. Africa is
expected to be the continent where the impact of global warming on agriculturallyrelevant climatic variables and production will be greatest (IWRM, 2001).
Prevailing evidence already shows that in semi-arid regions of Africa, rainfall
distribution over the past few years is low and highly variable spatially and intertemporally. Few empirical climate science studies in Nigeria have revealed
distinctive inter-annual and inter-decadal variability in climatic variables like
precipitation and temperature. For instance, high resolution regional climate
simulation using explicit dynamic downscaling of global climate scenario indicates
a slight increase in total annual precipitation of 5%, but also a significant decrease
(up to 70%) of precipitation in April, the traditional month for land preparation
and commencement of crop productions in Selected States in Nigeria. The total
duration of the rainy season is also revealed to have shortened, while Dry Season
and Rainy Season temperature increased around 1°C and 2°C respectively
(Kunstmann and Jung, 2005).
High climatic variability (e.g. low and variable distribution of rainfall) represents a
delicate balance between agricultural production and food security. Studies show
that the changes in the agriculturallyrelevant variables of climate (e.g. increasing
temperatures and declining levels and distribution of rainfall), are likely to reduce
yields of maize, rice, wheat and other food crops in semi-arid regions of the world
(Lobell et al., 2009). The amount and distribution of rainfall affects many other
aspects of agricultural production among smallholder farmers in SSA, namely
farm sizes, crop enterprises, cropping calendars, incidence and growth of weeds,
crop pests and diseases (Yengoh et al, 2010).
In Nigeria, the variability of rainfall is a threat to the livelihood of smallholder
farmers. Over the past few years, rainfall-related crop failure due to episodes of
late rains for planting, variability in the pattern and levels of rainfall, and intermittent
droughts and floods in Selected States in Nigeria are common phenomena. Thus
climate variability entails risks in Nigeria, especially in the dryer Northern part of
Nigeria.
508
The objective of this study is to assess quantitatively how climate variability affects
yields (Ha-1/per annum) of major staple crops, viz. millet, maize, sorghum and
rice (cereal and C4 plants), and groundnuts and yam (C3 legume and tuber crops
respectively) in Selected States in Nigeria. The motivation is to contribute to the
knowledge dearth on the effects of changes in temperature and rainfall in the
planting season on the production of major staple crops in Selected States in
Nigeria. To the best of our knowledge, there has not been any study on climate
variability impacts on crop yields in Selected States in Nigeria. Describing the
consequences of climate variability on the yield of major food crops in Selected
State (s) in Nigeria will help institute policy measures, for instance under Nigeria’s
Government Savannah Accelerated Development Authority (SADA), to improve
upon the resilience of subsistence agriculture to covariate, weather shocks, and in
predicting long-run economic impacts of climate change on smallholder agriculture.
This is particularly important because smallholder agriculture contributes about
70% to livelihood in Selected State (s) in Nigeria.
Study Area and Data Description
Selected States in Nigeria, comprising the Northern, Upper East and Upper West
regions is located in the sub-humid to semi-arid Guinea Savannah and arid Sudan
Savannah zones of Nigeria, where the annual precipitation ranges between 400
and 1200 mm, and agriculture, which employs about 70% of the population, is
around 95% purely rain-fed. Since colonial times, Selected States in Nigeria
has been the poorest part of the country because of its vulnerability to climate
change and precarious climatic conditions like the long dry season of about seven
months followed by just a five-month rainy season with recurrent, intermittent
droughts and/or floods in the planting season. Apart from land degradation
and intensification of agriculture which lead to declining farm sizes, continuous
cropping and unsustainable farming practices, all of which result in declining
output from crop and livestock systems in this part of Nigeria, analyses of climate
patterns in the last 60 years have shown that precipitation has slightly decreased,
while temperatures and evapotranspiration have increased. In addition, the onset
of the rainy season has often delayed; staring in June instead of April (KranjacBrisavljevic et al, 1999).
These States are chosen based on their sensitive to climate variability especially
erratic rainfall. The region is also the most agricultural part of Nigeria with a
high percentage of subsistent, food crop farmers, and rural poverty incidence of
about 52%. Many manifestations of climatic instability in the last two decades are
floods causing extensive gully erosion and devastating large areas of farmlands
and crops; and several cases of late rains before and persistent droughts during
the planting season. Irrigated agriculture is seen as the most important means
for coping with the effects of climate change and variability in Nigeria, but just
about 3% of Nigeria’s farmers practise irrigated agricultural (Kurukulasuriya and
Mendelsohn, 2008).
509
The data used for the study includes temperature and rainfall time series from
1976 - 2010 collected from the Nigeria Meteorological Services (GMS), and crop
yield (MT/Ha) data from 1991 - 2010 for maize, millet, rice, sorghum, groundnuts
and yam, obtained from Nigeria’s Ministry of Food and Agriculture (MoFA). These
dataset were collected for six climatically-unique geographical locations viz.
Bawku, Bolgatanga and Navrongo in the arid Sudano-Guinean Savannah (SGS)
zone with rainfall ranging from 400-1000mm in the Upper East Region (UER); and
the sub-humid/semi-arid Guinea Savannah (GS) zone with an annual rainfall of
about 1200mm in the Northern Region (NR). The rainfall and temperature figures
are those collected within the Rainy Season. Likewise, the yields are average
yields per Ha of the selected crops cultivated within the Rainy Season. This is
because there is only one crop production season in Selected State (s) in Nigeria
from April/May to October/November, hence temperature, rainfall and yield levels
measured only within this period are useful here. All analyses are done in the
natural log values of the variables.
Methodology
Many models exist in the climate impact assessment literature. Some of these
include computable general or partial equilibrium models, production functions,
and Ricardian-type statistical or process-based models, which are modified and
applied in analysing the impact of changes in precipitation, temperature and
carbon on agricultural production. A recurring concern however in using these
models to estimate potential impacts of climate change on agriculture is whether
or not they are able to capture real climate variability scenarios among smallholder
crop farmers in rain-fed farming systems in dry lands. To address this concern,
we move beyond the usual IPCC modelling techniques of climate change impact
analysis to using time series models to simulate the long run and causality
relationships between rainfall and crop yield variables. We use two time series
modelling techniques - cointegration and Granger causality to simulate the
impact of changes in the total levels of seasonal rainfall and average, seasonal
minimum and maximum temperature on average, annual yields of the selected
major staple crops of Selected States in Nigeria. The models applied are in the
class of statistical crop modelling approaches used in estimating yield sensitivity
to variations in rainfall and temperature.
510
511
Assessing the environmental impacts of irrigation systems
with Life Cycle Analysis; principles and case studies
PERRET, S.R.1-2, THANAWONG, K.1-2, BASSET-MENS, C.3, VAN DER LAAN, M.4,
JUMMAN A.5
1 Asian Institute of Technology, School of Engineering and Technology, Klong Luang, Po Box 4,
12120, Pathumthani, Thailand. [email protected] ; tel : +66 82 444 0831
2 Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, UMR
G-Eau, F-34398, Montpellier, France.
3 Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, UR
HortSys, F-34398, Montpellier, France.
4 Department of Plant Production and Soil Science, University of Pretoria, Private Bag X20, Hatfield,
Pretoria 0028, South Africa
5 South African Sugarcane Research Institute, 170 Flanders Drive, Mount Edgecombe 4300, South
Africa
This contribution introduces Life Cycle Analysis (LCA) as a workable option to
assess the environmental impacts of irrigation systems. The paper first presents
the principles, some key methodological aspects of LCA, and its usual outcomes.
Second, the paper proposes two case studies, as illustrations of the potential of
LCA.
Life Cycle Thinking and LCA have become the scientific approaches behind modern
environmental policies and business decision support related to sustainable
consumption and production (SCP). LCA is currently widely used in the industry
to provide data and support to SCP instruments such as eco-design, eco-labeling,
carbon footprinting, or Green Public Procurement. LCA is a structured, systematic,
internationally standardised method (ISO 14040 and 14044) for quantifying the
emissions, resources consumed, and environmental and health impacts that are
associated with the production and use of goods and services (products). LCA
consists of a thorough quantitative analysis of selected environmental impacts
generated by a product, service or process, throughout its life cycle, ideally from
“cradle” (mobilization of raw material and resources) to “grave” (end-of-life),
through all possible recycling or disposal phases.
There are four main stages in LCA: goal and scope definition, life cycle inventory
(LCI), life cycle impact assessment (LCIA), and interpretation of the results. LCA
consists of a thorough and systematic inventory (life cycle inventory, LCI) of
processes, emissions, resource consumptions, inputs and outputs related to the
provision of a good or service. It then converts the inventory into impact indicators
(midpoint or endpoint indicators, as per impact categories). This step is the life cycle
impact assessment (LCIA) phase. In the LCIA phase, one may optionally apply
normalisation, weighting and aggregation into single score indices. Finally, in the
512
interpretation phase, the robustness of the results is discussed with regards to the
quality of data used, assumptions made, and the initial goal and scope of the study.
Because LCA takes into account different stages in a product’s life (ideally, from the
extraction of raw material, over production phases, use, recycling, to the disposal
of the remaining waste), it helps track the potential shifts of environmental impacts
between stages. It quantifies all relevant emissions and resources consumed and
the related environmental and health impacts and resource depletion issues that
are associated with the entire life cycle of any goods or services (“products”).
Application of LCA to the agricultural sector was initiated 15 years ago. Although
relatively new, LCA works in agriculture already contributed to improve the
integration of water as a resource, and to address environmental impacts that
were less familiar to industrial processes (land use, soil salinization, erosion, for
instance).
The first case study demonstrates how LCA, combined with techno-economic
analysis, can contribute to assessing the eco-efficiency of agricultural production.
Eco-efficiency reflects the economic value generated as per environmental
impacts, and is considered a workable proxy to sustainability of production
processes. In Thailand, the rice sector is a prominent economic and policy
feature, yet there are growing concerns about its sustainability. Poverty-stricken
Northeastern Thailand is an essential production area for high-quality, low-yielding
rice for domestic use and export. While rain-fed conditions still largely prevail,
plans to extend irrigation are being drafted. This case compares the advantages
of rice production under irrigation and rain-fed conditions in both environmental
and economic terms. Indicators of techno-economic performances were combined
with environmental impact indicators based upon life cycle analysis, energy and
water use analyses. Data were collected in 2010 at the farm level in 43 diverse rice
cropping systems of Lam Sieo Yai Basin in the Northeast of Thailand, according to
3 cropping systems, namely wet-season rain-fed (Rw), wet-season irrigation (Iw)
and dry-season irrigation (Id) systems. Eco-efficiency indicators were calculated
as per impact category. Wide-ranging techno-economic performances and
environmental impacts were observed, while cropping practices were found to be
quite homogeneous. Differentiation of systems originated mostly from differences
in yield, which were, in turn, mostly impacted by water supply. Yields varied from
approximately 2.6 t/ha in Iw systems to 2.4 in Rw and 2.2 in Id systems. The
results highlight the low performance of dry-season irrigation systems in both
techno-economic and environmental terms. Id systems require mostly blue
water, while the two other systems rely primarily on green water. Id systems also
require more energy and labour, due to increased water management needs.
Overall, the productivity of most production factors was found to be higher in Rw
and Iw systems. Emissions proved relatively similar across all 3 systems, with
the exception of CH4, which was markedly lower in Rw systems due to specific
water and organic residue management. Id systems systematically emitted more
nitrates, phosphates and pesticides into water sources. Rw systems showed the
513
lowest environmental impacts per ha and per kg of paddy rice produced.
The Global Warming Potential was 2.97 kg CO2-eq per kg rice in Rw systems,
4.87 in Iw systems and 5.55 in Id systems. Unsurprisingly, Rw systems were found
to be more eco-efficient in most impact categories. Rw systems valued each ton
of CO2-eq emitted at approximately US$ 134, significantly higher than Iw and
Id systems. This case study further discusses the results in view of contrasting
perspectives, including societal objectives, farmer income and environmental
integrity, and possible irrigation development in Northeastern Thailand.
The second case study illustrates how LCA can contribute to quantifying the
environmental benefits of improved water and nitrogen management in irrigated
sugarcane. The approach combined crop modelling and life cycle assessment
approach in Pongola, South Africa.
Efficient water and nitrogen (N) management is essential in profitable and
environmentally sustainable sugarcane production. The impacts associated
with applying irrigation water and fertilizer N, especially in excess of crop
demand, varies widely, including pollution of water resources, greenhouse gas
(GHG) emissions and other forms of environmental degradation. In this study,
LCA methodology was used to quantify the multiple environmental benefits
of improved management of water and fertilizer N by sugarcane farmers in a
case study in Pongola, South Africa. Based on measured data and the DSSATCanegro model, a baseline scenario, representing farmer intuition-based irrigation
scheduling management, and two additional scenarios in which water, and water
and N were more rationally managed, were compared. The functional unit (FU)
is a metric ton of extractable sucrose produced at farm gate. Results show
that improved water and N management can lead to a 20% reduction in nonrenewable energy consumption per FU, with sustained or even increased yields.
Total GHG emissions can potentially be reduced by 25% through more efficient
water and N management. Limiting the rates of fertilizer N applied, made possible
by decreasing N leaching through improved irrigation scheduling, resulted in
the highest reductions for both impact categories. The eutrophication potential
can potentially be reduced by 45%, but only modest reductions in acidification
potential can be achieved through improved water and N management. While total
water consumption was very similar between baseline and improved scheduling
irrigation scenarios, more efficient use of rainfall was achieved through improved
scheduling, reducing river water extraction requirements. In addition to escalating
input costs, such assessments document the comparative benefits generated
by improved fertilization and irrigation scheduling, and can therefore be used to
encourage farmers to intensify management as well as to establish environmental
stewardship incentive policies.
This case study proposes a generic LCA framework to investigate environmental
impacts of management practices in sugarcane production in South Africa.
Continued efforts to improve the accuracy of estimates and the inclusion of
additional important impact categories are recommended.
514
Territoires et systèmes d’innovation agricoles : un jeu
d’interactions, cas de l’anacarde au Sud du Burkina Faso
AUDOUIN S.1-2, GAZULL L.3,
1 2IE, Institut International sur l’Eau, l’Energie et l’Environnement, Laboratoire LBEB ; 1 rue de la
science, 01BP 594, Ouagadougou, Burkina Faso ; [email protected]
2 Université de Paris 1, UMR PRODIG, 191 Saint Jacques, 75005 Paris, France
3 CIRAD, UR B&SEF, Campus International de Baillarguet, TA C36/D, 34398 Montpellier Cedex5,
Montpellier, France ; [email protected]
Les innovations agricoles, qu’elles soient techniques ou organisationnelles, sont
mises en avant comme des leviers de lutte contre la pauvreté dans les pays du
Sud (IFPRI, Banque Mondiale). Elles permettent de résister et faire face à de
nouveaux défis dans un contexte économique et technique changeant et de
pressions accrues exercées sur le monde rural. Selon la Banque Mondiale, le
développement de l’agriculture dépend en majeure partie de la façon dont les
connaissances sont générées et appliquées (World Bank 2006, 18).
Au Burkina, pays soudano-sahélien situé au 181e rang des indices de
développement humain sur 187 pays, le document de Stratégique de Croissance
Accélérée de Développement Durable (SCADD) du pays met ainsi l’accent sur
le développement d’innovations agricoles au travers de la création de système
productifs locaux, alliant les agriculteurs au secteur privé de la transformation et de
la commercialisation, dans un objectif général de réduction de la pauvreté rurale et
urbaine (Gouvernement du Burkina Faso 2011, 50). En accord avec le document
de Stratégie de Réduction de la Pauvreté (SDR) et le SCADD, de nombreux
projets se sont attelés à promouvoir et renforcer d’autres filières agricoles dites «
porteuses » : oléagineuses, légumineuses ou de fruits et légumes (Gouvernement
du Burkina Faso 2011). Dans ce cadre d’accompagnement publique, l’innovation
agricole est principalement organisationnelle (accès aux facteurs de production,
processus de transformation et mise sur le marché), mais porte aussi sur des
innovations techniques (développement du goutte-à-goutte, nouvelles semences,
par exemple) ou de production (lorsque la culture choisie n’était pas connue des
producteurs auparavant). Le cadre conceptuel du Système d’Innovation (SI) est
privilégié par les organismes de développement internationaux qui s’attachent
à piloter les innovations. Ce cadre identifie les déterminants de l’innovation
a posteriori : les acteurs (producteurs, entreprises mais aussi services d’appui
privés, la recherche et les organes décentralisés de l’Etat), les artefacts (IFPRI
2006; Hall, Sulaiman, and Bezkorowajnyj 2007; Rajalahti, Janssen, and Pehu
2008). Le SI identifie les liens entre les entités du système mais semble peu à
même d’éclairer le processus même qui le génère. Or, le lien entre l’innovation et
l’espace dans lequel se déroulent les activités productives est structurant. Il est
515
le cadre de fondation des pratiques et des règles qui dirigent et organisent ses
habitants.
En considérant que l’innovation demeure un élément crucial pour le développement
rural du pays, nous proposons un cadre d’analyse permettant de mieux cerner
les liens entre l’espace occupé et gouverné par les populations, c’est-à-dire le
territoire, et l’innovation agricole en question. Cette communication comporte
donc un double objectif : à la fois conceptuel pour l’identification des interactions
entre territoire et innovation et opérationnel par la mobilisation d’outils appliqués
au secteur agricole permettant d’identifier, voire d’anticiper les mécanismes de
blocage de l’innovation ou bien de forte emprise dans un territoire spécifique.
Pour répondre à ce double objectif, nous posons l’hypothèse que le système
d’innovation dans sa mise en fonction n’est efficace que s’il entre en « concordance
» avec le fonctionnement du territoire (qui assure son identité, sa reproduction, un
mode de gouvernance, ses activités productrices).
Les bases conceptuelles
Dans cette étude, l’échelle privilégiée du territoire est celle du village. Elle y
concentre des logiques d’appartenance fortes, des règles formelles et tacites
d’utilisation de l’espace appliquées spécifiquement au terroir villageois, des modes
de régulation propres, une histoire de peuplement directement liée à l’utilisation
actuelle des ressources. Les logiques du territoire villageois s’emboîtent également
dans d’autres échelles qui déterminent des trajectoires sociales et économiques
plus globales (migrations régionales ou inter-régionales, attraction des pôles
économiques, rôle de la décentralisation, etc.) et ont été prises en compte dans
une analyse antérieure. La théorie des territoires de Brunet (2001) permet une
analyse systémique du territoire. Il décrit un système territorial composé de
différentes fonctions, elles-mêmes en interaction : « habiter », « échanger », «
communiquer », « produire » et « gouverner ».
C’est dans cet espace, habité, approprié et gouverné que l’innovation s’insère,
est adoptée, transformée ou bien rejetée. L’innovation ne s’amarre par seule au
territoire, elle n’est pas une entité autonome. Elle est portée par des acteurs,
suppose l’évolution des pratiques sociales et techniques, mobilise de nouvelles
connaissances et réseaux d’acteurs. L’innovation a donc besoin d’un ensemble de
supports organisationnels et institutionnels pour évoluer. Ce support est composé
d’entités en interaction, dans une trajectoire historique et sera compris comme un
système : le système d’innovation.
Le système d’innovation est considéré de façon assez large, à l’instar des travaux
de Pichot et Faure (2009), comme l’ensemble des liens entre les institutions et les
acteurs favorisant le processus d’innovation. Le système d’innovation est donc à
la fois inséré dans le territoire (les producteurs, les groupements de producteurs)
et à l’extérieur du territoire (les services d’accompagnement, d’appui-conseil, les
banques, la recherche, les politiques publiques). Certains acteurs se situent à
l’interface : ce sont les passeurs de l’innovation (ou porte-parole selon Callon et
al.), ils peuvent être des notables, des élus, des érudits, des citadins originaires
516
du territoire-villageois, des villageois embauchés par des organismes d’appuis ou
d’achat de l’innovation.
D’après les travaux d’Hekkert (2007) puis de Bergeck et Johnson (2009),
l’innovation doit permettre de remplir un certain nombre de fonctions, auquel cas,
elle pourra émerger, être adoptée, appropriée, adaptée par les acteurs. Cette
approche fonctionnaliste identifie sept fonctionnalités : la création de marché,
le développement de connaissances et l’échange d’informations, l’influence sur
la direction de la recherche, la création de légitimité, la création d’externalités
positives, la mobilisation de ressources. Sans création de marché, difficile
d’imaginer que des producteurs s’investissent dans une nouvelle culture agricole,
sans aucune visibilité sur les débouchés. Les pionniers de l’innovation peuvent
faire exception à cette fonctionnalité, dans le sens où, bien que la prise de risque
soit plus importante, ils s’assurent au moins de la création d’externalités positives
(monétaires ou non), comme le reboisement, l’appropriation foncière, etc.
Le dispositif expérimental
Le système d’innovation de l’anacarde (noix de cajou) a été sélectionné pour notre
étude puisque cet arbre a été introduit dans des projets de reboisement, puis de
production fruitière à partir des années 1970, avant de réaliser une expansion sans
précédent dans le sud du pays. En cela, ce système d’innovation représente une
innovation majeure, d’emprise territoriale importante de par ses liens particuliers
au foncier et pour laquelle il existe une profondeur historique permettant la
formalisation de données empiriques. Les régions Cascades et Hauts-Bassins
dans le sud du Burkina Faso sont les foyers de diffusion de cette innovation
agricole. Le cadre d’analyse des interactions entre le système d’innovation et
le territoire a été appliqué à une quinzaine de villages sélectionnés, au travers
d’entretiens semi-structurés auprès de notables, producteurs, responsables
associatifs ou personnes ressources extérieures au village.
Les résultats
Les résultats permettent d’une part d’identifier les points de blocage du système
d’innovation et d’autre part de détecter d’autres facteurs d’adoption intense de
l’innovation.
En premier lieu, l’innovation-anacarde n’a pas pu s’insérer dans des zones à forte
dominante pastorale. Le système d’innovation-anacarde nécessite de remplir une
fonction de mobilisation de ressources : des espaces productifs pour réaliser des
plantations arborées. Cette nécessité s’est heurtée au fonctionnement productif du
territoire, basé sur une large exploitation d’espace de parcours qui ne peuvent être
déconnectés les uns des autres par la présence de vergers. La fonctionnalité de
mobilisation de ressources nécessaire au système d’innovation n’est pas passée
au filtre du fonctionnement productif du territoire. La seule possibilité pour l’insertion
de l’innovation serait soit de modifier le système d’innovation (changement des
517
acteurs concernés : intégration des éleveurs ou services d’appuis à l’élevage) ou
du fonctionnement du territoire (modification des règles de gestion des ressources
pastorales et des pratiques agro-pastorales).
Dans d’autres territoires, le système d’innovation s’est fortement développé,
notamment grâce aux fonctions d’échange dans le territoire. Les acheteurs ont
été attirés assez vite dans ces zones, faciles d’accès et surtout où les plantations
issues d’un projet étatique des années 1980 ont permis de créer de la production.
Aujourd’hui dans ces zones, le système d’innovation rempli beaucoup de fonctions,
et les producteurs sont regroupés en groupements départementaux, provinciaux
et régionaux ; l’information dans l’ensemble de la filière y circule beaucoup plus
facilement.
En revanche, un territoire où la fonction d’échange est défaillante, c’est-à-dire
un territoire marginalisé ou enclavé, pourra difficilement développer le système
d’innovation anacarde. En effet, la création de marché sera contrainte par
l’absence de voies de circulation par exemple, ou par l’absence de contacts ou
de réseaux d’information. Les producteurs n’ont pas l’accès à l’information sur la
production d’anacarde, peu ou pas de formation sur les techniques de production,
et méconnaissent des prix du marché. Dans ces zones, c’est à la fois les fonctions
de création de marché et de développement de connaissance et d’informations
qui ne peuvent être remplies par le système d’innovation, car le territoire ne le
permet pas dans sa configuration actuelle. Cette situation n’est pas irréversible,
des reconfigurations territoriales sont probables dans ces zones. Particulièrement
si les fonctions de production agricoles du territoire comportent une large part
de zones non cultivées et que les producteurs viennent en contact avec des «
courtiers de l’innovation » (Klerkx et al, 2012). Ces zones attirent aujourd’hui
la convoitise des acheteurs qui comptent sur la méconnaissance des prix des
producteurs pour collecter des noix à moindre coût.
Territoire et système d’innovation sont donc dans un jeu d’interactions permanent,
des adaptations constantes s’y déroulent, conduisant à des reconfigurations
territoriales dont les impacts sont spatiaux mais aussi sociaux-économiques et
écologiques.
Extrait de la bibliographie
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519
Thème 6 : Satellites et Applications
Les technologies spatiales connaissent un développement technique et
scientifique croissant. En contribuant à la production de données fiables,
ces technologies constituent de formidables outils d’aide à la prise de
décision. Elles ouvrent de nouvelles perspectives dans des domaines de
développement clefs tels que l’aménagement du territoire, la gestion des
ressources naturelles, la préservation de l’environnement et la prévention
des catastrophes naturelles.
La télédétection participe à la production de données pour le suivi
hydrologique et pluviométrique. Cette technologie contribue également
à l’élaboration de cartographies rapides et précises afin de gérer
l’aménagement urbain et de pouvoir faire face aux situations d’urgences
suite à des catastrophes naturelles.
Convaincue par l’utilité des technologies spatiales dans ses travaux, la
communauté scientifique doit désormais se les approprier. Le transfert
technologique et la formation des ressources humaines constituent
désormais le véritable enjeu de ce domaine de la recherche.
520
Les nouvelles missions spatiales Megha-Tropiques et GPM :
application à l’Hydrologie
M. GOSSET
La mission franco-indienne (CNES-ISRO) Megha_Tropiques a été lancée avec
succès le 12 octobre 2011 depuis la base spatiale de Sriharikota (Inde), pour une
durée prévue de 5 ans. Cette mission dédié à l’étude de l’eau atmosphérique
(Megha signifie Nuage en sanscrit) propose une combinaison unique d’instruments,
associée à une orbite particulièrement adaptée à l’étude des régions tropicales.
Inclinée sur l’équateur à 20°, la mission Megha-Tropiques (MT) offre une revisite
sans égal (jusqu’à 6 fois par jour) de la ceinture intertropicale.
Les objectifs scientifiques de la mission s’articulent autour de trois grand axes : la
mesure du bilan d’eau et d’énergie de la région tropicale, l’étude du cycle de vie
des orages tropicaux et enfin la prévision météorologique des cyclones et autres
évènements hydrométéorologiques intenses. MT contribuera surtout à améliorer
l’estimation des précipitations, avec des applications attendues en hydrologie
tropicale et pour le suivi du cycle de l eau continental. Megha-Tropiques s’intègre
dans le cadre plus large de la mission Global Precipitation Mission (GPM) initiée
par la NASA/JAXA.
Ce séminaire présentera un état des lieux des estimation des pluie par satellite et
les nouveaux produits pluviométriques Megha-Tropiques. Nous discuterons aussi
du plan de validation mis en place pour évaluer la qualité des produits en Afrique
de l’Ouest ainsi que les travaux entrepris dans le domaine des applications
hydrologiques de ces nouvelles observations.
521
Les estimations satellitaires des précipitations offrent en effet de nombreux atouts
dans un contexte où les réseaux opérationnels de pluviomètres montrent une
tendance à la dégradation, notamment en zone tropicale. L’observation spatiale
permet d’obtenir avec des délais très courts (quasi temps réel pour certains
produits, quelques jours pour d’autres) des cartes des pluies journalières avec des
résolutions spatiales de quelques milliers de kilomètres carrés. Ces estimations
spatialisées et à l’échelle régionale des précipitations peuvent être utilisées en
forçage de modèles hydrologiques, pour des applications en recherche comme
en opérationnel. Nous présenterons les résultats d’inter-comparaison de
produits satellitaires sur l’Afrique de l’Ouest . Ces analyses sont basées sur les
réseaux pluviographiques densifiés AMMA-CATCH du Bénin, Niger et Mali et sur
plusieurs années d’observations. Nous avons également analysé la sensibilité de
plusieurs modèles hydrologiques aux biais de différente nature dans le forçage
pluviométrique. Ces résultats seront présentés et discutés.
522
Validation au sol Megha Tropiques : Le Super Site de
Ouagadougou en Afrique de l’Ouest, campagne 2012
F. Cazenave1, M. Gosset2, F. Zougmore3, P. Kafando4, A. Garane5, D. Ouedraogo6,
A. Doumounia3, M. Kacou2, M. Alcoba7, E. Riviére8, H. Brogniez9, R. Sivira9, G. Clain9,
A. Martini9, S. Anquetin10, E. Zahiri11, S. Moumouni12, A. Kadjo11, K. Simpore5, E.
Ouedraogo5, S. Bognana5, A. Ouedraogo5,L. Sawadogo5, R. Nikiema6,V. Neya6, B.
Sombie6,N. Sanguisso6, J.P. Nassa6, Nabaloum6,B. Traore6
1 LTHE/IRD, 01 B.P. 182 Ouagadougou 01, Burkina Faso; [email protected] ,
2 GET/IRD, 14 avenue E. Belin 31400 Toulouse, France,
3 LAME/UFR SEA/Université de Ouagadougou, 03 B.P. 7021 Ouagadougou 03, Burkina Faso,
4 LPCE/UFR SEA/Université de Ouagadougou, 03 B.P. 7021 Ouagadougou 03, Burkina Faso,
5 Direction Générale de la Météorologique, 01 B.P. 576 Ouagadougou 01, Burkina Faso,
6 ASECNA 01 B.P. 63 Ouagadougou 01, Burkina Faso,
7 CNES 18 Avenue E. Belin Toulouse, France,
8 G.S.M.A/Université de Reims, B.P. 1039 51687 Reims Cedex 2, France,
9 Latmos/IPSL 11 Boulevard D’Alembert 78280 Guyancourt, France,
10 LTHE/CNRS , B.P. 53, 38041 Grenoble Cedex 9, France,
11 LAPA-MF/UFR SSMT/Université de Cocody 22 B.P. 582 Abidjan 22, Cote d’ivoire,
12 Université de Parakou, B.P. 1681 Abomey Calavi Bénin.
Mis en orbite au mois d’octobre 2012, Megha-Tropiques est un satellite conçu
pour l’observation fréquente et simultanée de la vapeur d’eau, des nuages, des
précipitations et du rayonnement terrestre. Placé sur une orbite à 867 km d’altitude
et inclinée à 20° sur l’équateur, il permet d’obtenir jusqu’à six observations par jour
de chaque point d’observation de la zone intertropicale (Figure 1). Il embarque à
son bord 3 instruments :
- le radiomètre imageur Madras recueille des données sur les pluies, la vapeur
d’eau et les nuages ;
- le radiomètre sondeur Saphir mesure le profil vertical de l’humidité dans
l’atmosphère ;
- le radiomètre large bande Scarab réalise des mesures du bilan radiatif de la
Terre.
Pour la première fois, des mesures spatiales simultanées et co-localisées sont
réalisées pour approfondir nos connaissances sur la contribution du cycle de l’eau
à la dynamique du climat dans l’atmosphère tropicale et notre compréhension des
processus liés à la convection tropicale.
Un élément clé du projet Megha-Tropiques est la validation des produits et des
algorithmes afin d’assurer leurs plus hautes qualités. La base de la validation
est de comparer les mesures réalisées par les instruments embarqués avec des
données de référence acquises grâce à des campagnes spécifiques, des réseaux
opérationnels, ou des « super sites » concentrant des instruments clés autour des
tropiques grâce à des collaborations internationales.
523
L’Afrique, plus grande surface continentale sous les tropiques, a été choisie par
les équipes françaises pour la validation au sol des produits de précipitations et de
vapeur d’eau issus des mesures des instruments embarqués.
Le Burkina Faso a été retenu comme « super site » de validation en complément
de l’observatoire AMMA-Catch au Niger et au bénin (Figure 2). En effet, les
caractéristiques orbitales du satellite permettent d’obtenir jusqu’à 6 passages par
jour aux latitudes de Ouagadougou (12°3 nord, 1°5 ouest). Bénéficiant d’un climat
sahélien, le pays est parcouru durant la saison des pluies de mai à octobre, par
des systèmes convectifs de méso-échelle (MCS) type ligne de grain.
Niger
Burkina Faso
Bénin
Figure 1 : Fréquence des passages du
satellite Mégha Tropiques en fonction des
latitudes.
Figure 2 : Carte des différents réseaux
Mégha Tropiques et AMMA-CATCH
Afin de collecter le maximum d’information volumétrique sur les systèmes
convectifs, le radar météorologique Xport est déployé dans la proche périphérie de
Ouagadougou à la Direction Générale de la Météorologie (12°23’55’’N, 1°30’4’’O).
Ce dispositif est complété par l’installation d’un réseau de 17 pluviographes à auget,
distribués dans la zone de couverture du radar. Ce déploiement instrumental doit
permettre une validation triple pluviographes-radar-satellites des produits pluie.
Xport est un radar bande X à double polarisation. Développé au LTHE/IRD, il
permet d’acquérir des champs de pluie à haute résolution spatiale et temporelle
et d’explorer la structure tridimensionnelle des systèmes précipitants. Les
estimations quantitatives de la précipitation (QPE) dérivées des mesures radar,
ajustées à la donnée pluviographiques, sont comparées à celles obtenues à
partir de l’algorithme de restitution MADRAS/BRAIN. La polarimétrie radar fournit
également des informations sur la structure 3D des systèmes convectifs, et des
informations détaillées sur les hydrométéores en phase de glace au-dessus de
la pluie et des statistiques sur leur répartition au sein des profils verticaux. Ces
informations sont importantes pour la calibration et l’étalonnage de la chaine de
production des produits pluie Mégha Tropiques.
Au cours de la saison des pluies 2012, 84 événements pluvieux ont été enregistrés
de mai à octobre par le radar Xport. La plupart des lignes de grains suivies au
radar Xport ont été simultanément observées par Madras lors d’un passage de
Mégha Tropiques.
524
Le réseau pluviographique est constitué 17 capteurs installés dans des écoles ou
des instituts partenaires autour de Ouagadougou. Neuf appareils sont disposés
sur deux cercles de rayon 25 et 50 km centré sur le radar permettant la calibration
du radar pour les études de QPE. Trois d’entre eux, installés sur le site de IDR
à Gampéla ont une inter-distance de 1 kilomètre, et permettent d’observer la
variabilité spatiale de la pluie à petite échelle. Les 5 derniers ont été disposés en
fonction de besoins particuliers. La Direction Générale de la Météorologie est en
charge de la maintenance du réseau et de la collecte des données. Les mesures
du réseau Mégha Tropiques complètes en temps réel la banque de données de la
base AMMA-CATCH hébergée au LTHE.
La saison des pluies 2012 sur l’Afrique de l’ouest a été marquée par de fortes
précipitations ayant engendrées de nombreuses inondations. Le réseau a
enregistré une forte variabilité des précipitations accumulées au cours de la
saison (max 1023mm à 0uagadougou, min 695mm à Koubri) (Figure 3). Lors de
l’épisode pluvieux du 8 aout 2012, une moyenne de 75mm a été enregistrée aux
stations avec un cumul maximal de 107mm à Ouagadougou (Figure 4).
Figure 3 : Carte des cumuls
pluviographiques 2012 réalisée à partir
des données du réseau pluviographiques
Mégha Tropiques
Figure 4 : Cumuls événementiels moyens aux
stations
pluviographiques
du
réseau
Mégha
Tropiques pour la saison 2012
Deux campagnes renforcées de radiosondages dédiées à la validation du
radiomètre sondeur Saphir ont été réalisées à Ouagadougou, en partenariat avec
le Service Météorologie de l’ASECNA à l’aéroport de Ouagadougou. La première
campagne de mesures a eu lieu du 28 mai au 10 juin 2012, afin d’observer l
‘état de la colonne atmosphérique quelques jours avant l’établissement du flux de
mousson avant la saison des pluies. La seconde s’est déroulée avec un cycle de
mousson bien établi, du 14 juillet au 1er aout 2012.
Afin de connaître le plus précisément possible l’état de la colonne atmosphérique
lors du passage du satellite, le protocole d’évaluation des profils s’est basé sur
des doubles lâchers quotidiens : un 1er lâcher était réalisé 45 minutes avant le
passage du satellite permettant une observation de la haute troposphère, suivi
un second, 10 minutes avant le passage afin de mesurer cette fois l‘humidité des
525
basses couches (Figure 5). La durée d’ascension d’un ballon (sol - tropopause)
est d’environ 1h. Deux bancs d’acquisition Vaïsala réceptionnait les informations
transmises simultanément par les deux sondes de type RS92-SGPD. Au total 64
radiosondages ont été réalisés avec un taux de succès de près de 95%.
Figure 5 : Différents passages du satellite Mégha Tropiques au dessus du super site de validation de
Ouagadougou au cours de la saison 2012.
Une nouvelle campagne de validation au sol se déroulera à compter du printemps
2013. Elle impliquera le radar météorologique Xport ainsi que les réseaux de
pluviographes Mégha Tropiques et AMMA-CATCH.
526
La cartographie rapide avec les satellites une réponse
aux situations de crise.
Tobias SCHNEIDERHAN1 ([email protected] / 0049 (0) 8153 28 3319)
Stephen CLANDILLON2 ([email protected] / 0033 68 85 46 44)
Bernard ALLENBACH2 ([email protected] / 0033 68 85 46 44)
1 DLR, Münchner Str. 20, 82234 Wessling, Germany
2 SERTIT Université de Strasbourg 300 Bd Sébastien Brant BP 10413 F - 67412 Illkirch Graffenstaden
France
Les défis
La cartographie rapide fondée sur les données satellitaires sert désormais
plusieurs groupes d’utilisateurs : gestionnaires de crise, équipes de secours, ONG,
gestionnaires d’actifs, alors que dans un passé récent peu d’entre eux étaient
avertis du potentiel des données spatiales d’observation de la Terre pour gérer les
crises. Par voie de conséquences, la géo information issue du spatial n’était pas
intégrée dans les processus opérationnels. L’implication pionnière de certaines
protection civiles européennes dans les programmes du cadre GMES dédiés à
la production d’information de crise comme RESPOND, PREVIEW, RISK-EOS,
BOS4GMES et SAFER a permis de progresser dans la réponse à deux des défis
principaux rencontrés par les opérateurs pour satisfaire les utilisateurs : i) une
requête pour un niveau élevé de qualité des produits cartographiques tant sur
le plan géométrique que sur le plan thématique, tout en conservant un temps
de production compatible avec la gestion de crise, à savoir quelques heures ; ii)
la recherche d’un compromis entre d’une part une standardisation des cartes et
d’autre part le souhait fréquemment formulé de disposer d’une production surmesure. Last but not least, il faut construire de nouvelles filières industrielles dans
des cadres incertains ce qui augmente la difficulté du développement en freinant
les investisseurs et les utilisateurs à la recherche de solutions pérennes.
Les bénéfices sociétaux
Les profits de la cartographie rapide pour les citoyens sont à la fois directs et
indirects. Les bénéfices premiers apportés par la géo –information tirée de
l’imagerie spatiale évènementielle pour les gestionnaires de crises concernent la
connaissance de l’extension des zones affectées, la magnitude des impacts, la
dynamique des situations. L’addition de cette connaissance augmente l’efficacité
des moyens de gestion de crise traditionnels sous les aspects du dimensionnement
logistique, de la coordination des équipes et des autorités décisionnaires et de la
527
vision stratégique sur les catastrophes de grande ampleur. De plus la meilleure
connaissance des impacts permet d’augmenter la vitesse et l’efficacité des secours
sur le terrain. Mais le simple citoyen bénéficie également de cette information
qui est le plus souvent immédiatement et largement mise en ligne sur le Web.
Finalement, la production d’une connaissance évènementielle pour des besoins
de gestion de crise peut être capitalisée pour être utilisée tout au long du cycle de
gestion de la crise en particulier dans les phases de prévention et de vigilance.
La cartographie rapide avec les satellites
La cartographie rapide telle qu’elle est déployée à l’heure actuelle par le DLR –
ZKI et le SERTIT repose sur plus de 10 ans d’expériences. Ainsi, plus de deux
cents catastrophes ont fait l’objet de travaux par l’un ou l’autre des deux services,
voire conjointement lors des catastrophes majeures comme le Tsunami dans
l’océan indien ou au Japon, le séisme à Port-au-Prince ou bien les inondations
au Pakistan ; environ deux milles cartes ont été produites pour venir en aide aux
populations sinistrées. En dépit de cette expérience considérable, les marges
de progression restent importantes et touchent tous les aspects de la chaîne de
production et d’approvisionnement en données satellitaires.
Détection de bâtiments endommagés, Haïti 2010
D’ores et déjà de nombreuses améliorations ont été apportées à travers une
standardisation e