Modélisation hydrologique des bas-fond

Leur rôle dans le cycle hydrologique de la savane soudanaise en zone de socle n’est pas encore bien compris. Ainsi, alors que dans la région les inondations récurrentes sont un problème majeur, et que l’hydroélectricité a été reconnue comme une voie de développement importante, la communauté scientifique manque de connaissances précises sur les processus de génération du débit des cours d’eau (Q) et sur la façon dont ils pourraient être affectés par la présence des bas-fonds. En outre, les bas-fonds recèlent un important potentiel agronomique et, compte tenu des taux démographiques élevés de la région, ils sont susceptibles de subir des modifications en terme de végétation. Dans cette étude, nous abordons à la fois les questions du fonctionnement hydrologique des bas-fonds dans la savane soudanaise d’Afrique occidentale et l’impact des changements de la l’occupation des terres sur ces systèmes par des expériences de sensibilité déterministe utilisant un modèle de zone critique basé sur la physique (ParFlow-CLM) appliqué à un bassin versant générique virtuel qui comprend un bas-fond (Fig. 1).

Les forçages du modèle sont basés sur 20 ans de données provenant du service d’observation AMMA-CATCH et les paramètres sont évalués par rapport à de multiples données de terrain (Q, évapotranspiration - ET -, humidité du sol, niveaux de la nappe phréatique et stockage de l’eau). Le modèle hydrologique appliqué au modèle conceptuel lithologique/pédologique proposé dans cette étude reproduit les principaux comportements observés (Fig. 2), et a permis de mener des expériences virtuelles. Nous avons constaté que les bilans hydriques annuels étaient très sensibles à la distribution de la végétation : l’ET annuelle moyenne pour un bassin versant couvert d’arbres (944 mm) dépasse celle du couvert herbacé (791 mm). Les différences d’ET entre les deux couvertures varient entre 12 % et 24 % des précipitations de l’année pour les années les plus humides et les plus sèches, respectivement. Par conséquent, le bassin versant couvert d’arbres produit une quantité Q annuelle inférieure de 28 % en moyenne par rapport à un bassin versant couvert d’herbacées, allant de 20 % pour l’année la plus humide à 47 % pour une année sèche. Les arbres amortissent également la variabilité interannuelle de l’ET de 26 % (par rapport aux herbacées). D’autre part, les caractéristiques pédologiques (présence - ou absence - de la couche de faible perméabilité que l’on trouve généralement sous les bas-fonds, en amont et dans les zones contributives latérales) ont un impact limité sur les bilans hydriques annuels, mais des conséquences marquées sur les processus hydrologiques intra-saisonniers (débit de base soutenu/non soutenu en saison sèche, redistribution du stockage de l’eau dans le bassin versant). Par conséquent, les caractéristiques du sous-sol et la couverture végétale des bas-fonds ont des impacts importants en aval dépendant et donc sur les usages de l’eau comme la production d’énergie hydroélectrique. Ils doivent retenir l’attention dans la gestion des territoires.