FLUCTUATIONS DES NAPPES COMME ENREGISTREURS DE LA DYNAMIQUE DE LA MOUSSON OUEST AFRICAINE

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1 FLUCTUATIONS DES NAPPES COMME ENREGISTREURS DE LA DYNAMIQUE DE LA MOUSSON OUEST AFRICAINE R. MALOU Maître de conférence UCAD Thèse Es Sciences/Raymond Malou 1

2 Plan de présentation Bref rappel des contextes climatique et hydrogéologique La variabilité pluviométrique Le signal piézométrique de cette variabilité Ses impacts hydrologiques Conclusions et perspectives Thèse Es Sciences/Raymond Malou 2

3 Objectifs des recherches entreprises 1. Objectif principal: Identifier l impact du climat sur les ressources en eau 2. Objectifs intermédiaires: Analyse de la variabilité et du changement climatique au Sénégal, Analyse de la variabilité des ressources en eau, Influence du climat sur les ressources en eau le long du gradient pluviométrique Thèse Es Sciences/Raymond Malou 3

4 Approche méthodologique 1. Au plan climatique: gradient climatique méridional (décroissant du sud/nord) 2. Au plan hydrologique: petit bassin versant 3. Au plan hydrogéologique: nappes superficielles 4. Au plan analytique: rapport de causes à effets «climat/évolution des ressources en eau» (modélisation stochastique) Thèse Es Sciences/Raymond Malou 4

5 Régime pluviométrique 1. Deux saisons bien marquées 1. Une saison pluvieuse 2. Une saison sèche 2. Trois types de vent déterminés par trois pôles anticycloniques 1. L alizé maritime: anticyclone des Açores 2. L alizé continental: cellule anticyclonique maghrébine 3. La mousson: anticyclone de Saint Hélène Thèse Es Sciences/Raymond Malou 5

6 Dynamique de la mousson et structure climatique du pays Nord Nord sahélien sahélien sud sud sahélien sahélien Grande Grande côte côte Petite Petite côte côte Nord Nord soudanien soudanien Basse Basse Casamance Casamance (subguinéenguinéen= tropical tropical (sub- humide humide Pénétration Pénétration de de la la mousson mousson sud sud soudanien soudanien Thèse Es Sciences/Raymond Malou 6

7 La variabilité pluviométrique au cours du 20ème siècle 2500 P an (mm) Transect côtier Saint-louis Ziguinchor Foundiougne P an (mm) Transect centre KOLDA Koungheul Linguère Podor P an (mm) Transect Est Bakel Kédougou Tamba Matam Thèse Es Sciences/Raymond Malou 7

8 La variabilité pluviométrique au cours du 20ème siècle 16 Isohyètes Isohyètes Isohyètes Thèse Es Sciences/Raymond Malou 8

9 La variabilité pluviométrique au cours du 20ème siècle Etat de s pré cipitations à l'e s t du Sé né gal: s tation de Bak e l précipitations annuelles (m m) Etat de s pré cipitations au Sud du Sé né gal: s tation de Kolda Précipitations annuelles Moyenne Thèse Es Moy. Sciences/Raymond mobile sur 5 pér. (Moyenne) Malou 9

10 La variabilité pluviométrique au cours du 20ème siècle Tendance évolutive des précipitations à Bakel au cours de la période de référence ( ) Moyennes mobile des précipitations Moyennes mobiles des précipitations y = 515.2e t R 2 = Tendance évolutive des précipitations à Kolda au cours de la période de référence ( ) y = e t 1300 R 2 = P δ t= P ref.e - α.δt Où: P δ t est la pluie à un horizon de projection donné (δt) Pref., la moyenne mobile pondérée de la pluie centrée sur l année de référence (égale à 515 à Bakel et 1262 à Kolda), α, un coefficient de régression (égal à à Bakel et à Kolda) δt le temps en année séparant l année de référence à l année de projection. (1) Thèse Es Sciences/Raymond Malou 10

11 Le signal piézométrique de la variabilité pluviométrique Thèse Es Sciences/Raymond Malou 11

12 Cadre hydrogéologique R E L ensemble L ensemble supérieur supérieur L ensemble L ensemble intermédiaire intermédiaire TERTIAIRE L ensemble L ensemble crétacé crétacé SECONDAIRE Syst U A T E R N A I R E NEOGENE PALEOGENE CRETACE Epoque PLIOCEN E M IO C E N E O L IG O C E N E EOCENE PALEOCE N E CRETACE S upérieur CRETACE m o y e n CRETACE Inférieur Etage «C O N T IN E N T A L TERM INAL» moy nf LUTETIEN SU P. LUTETIEN IN F Y PR E SIEN PALEOCENE sup. à m oyen D A N I E N SENONIEN M A A S T R I C H TIEN C A M P A N I E N S E N O N I E N IN F TURONIEN C E N O M A N I E N A L B I E N A P T I E N N E O C O M IE N Regroupement Strati.. mble "Ensemble. intermédiaire" supérieu Ensemble Crétacé sup "Ensemble inférieur" Z o n e N o rd Lithologie dom inante S ab les é o lie n s alluvions tu fs v o lc an iq u e s S ab les c o q u illie rs sables +/- argileux m arno calcaire m a r n e s e t a g ile s Calcaires m arno-calcaires sables M arnes et argiles M arno-calcaires calcaires karstifiés m a r n e s M arno calcaires arg iles sables grès, sables gréseux sables G r è s Sables argileux sables argileux et argiles sableuses arg iles n o ires calcaires argiles sableuses calcaire, m arno calcaire sables argileux calcaire, m arno calcaire argiles sableuses calcaire d o lo m itiq u e A q u i.. A q u ifè r e A q u ita r d A q u ita r d A q u ita r d A q u ic lu de A q u ifè r e A q u ic lu de A q u ifè r e A q u ita r d A q u ifè r e A q u ifè r e A q u ita r d A q u ic lu de A q u ic lu de exe "Système Aquifère du Paléogène" Système Aquifère Termina Système Maastrichtien Z o n e S u d Lithologie dom inante Sables m arins et éoliens sables ou grès argileux et argiles sables avec bancs d 'arg ile e t calcaires calcaires karstifiés m arno calcaires passés sables sables, calcaires c o q u illiers o u karstifiés m arno calcaires argiles sableux avec passées d'argile sa b le s arg ile u x argile sableuse A rgiles noires m arno calcaire M arno calcaires, argiles sableuses M arno calcaires, argiles sableuses A q u i.. A q u ifè r e A q u ita r d A q u ifè re A quifère A q u ita r d A q u ifè re A q u ita r d A q u ifè re A q u ifè re A q u ita r d A quiclude A quiclude Thèse Es Sciences/Raymond Malou 12

13 Nappes de l ensemble supérieur L ensemble supérieur qui couvre l ensemble du bassin sédimentaire est constitué par les formations du Quternaire et du C.T. Pléistocène Holocène C.T. ss Oligocène Miocène Pliocène Alluvions Alluvions Quaternaires Quaternaires C.T. C.T. ss ss Oligo-miopliocène Oligo-miopliocène Thèse Es Sciences/Raymond Malou 13

14 Les registres piézométriques de la variabilité pliviométrique 1. En zone sub-guinéenne 2. En zone soudanienne 3. En zone sahélienne Thèse Es Sciences/Raymond Malou 14

15 En zone sub-guinénne Thèse Es Sciences/Raymond Malou 15

16 En zone soudanienne Thèse Es Sciences/Raymond Malou 16 Niveau statique en m Pluie (mm) NS en m pluie(mm)

17 En zone sahélienne 20,50 18,50 16,50 Sao NP (m ) 14,50 L. Ngoko Naïlou 12,50 10,50 B. Gniva Kab Gaye 8,50 mars-71 déc-73 août-76 mai-79 févr-82 nov-84 août-87 mai-90 Thèse Es Sciences/Raymond Malou 17

18 Caractère régional de l enregistrement piézométrique du climat 1. En zone sub-guinéenne 2. En zone soudanienne 3. En zone sahélienne Thèse Es Sciences/Raymond Malou 18

19 Le concept du flux net Thèse Es Sciences/Raymond Malou 19

20 Les fonctions de stocke Fonction de stockage γ P ε h S = ( α P + β 1O ) 1O Fonction de déstockage D = δ.e Fonction globale de FN FN= S+ D= ( α P+ β 10 + δ E) 10 2 γp 2 φh Thèse Es Sciences/Raymond Malou 20

21 Solution numérique du FN En zone sub-guinéenne α β γ = = = δ = φ = 0. 1 P FN = ( 0, 55 P + 0, , 78 E) , h Thèse Es Sciences/Raymond Malou 21

22 Solution numérique du FN En zone soudanienne α= 2, β= 1 γ= -0.1, δ= -9 φ= FN= (2Pc+e -0,1 Pc² + 9 Epc) e -0,,103 h ) Thèse Es Sciences/Raymond Malou 22

23 Solution numérique du FN En zone sahélienne α=0,1 β=0,5 γ=-0,1 δ=1o φ=-0,103 FN = ((0,1Pc + 0,5 e- 0,1 Pc ² + 10Epc) e -0,103 h ) Thèse Es Sciences/Raymond Malou 23

24 Simulation des transferts hydriques En zone sub-guinéenne En zone soudanienne En zone sahélienne Thèse Es Sciences/Raymond Malou 24

25 Simulation des transfert hydriques en zone subguinéenne Thèse Es Sciences/Raymond Malou 25

26 Simulation des transfert hydriques en zone soudanienne 8,00 Niveau statique (m) 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 Sous la terrasse 01/09/94 01/12/94 01/03/95 01/06/95 01/09/95 01/12/95 Date (mois) NSC NSO Niveau statique (m) Niveau statique (m) 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 03/12/93 03/04/94 03/08/94 03/12/94 03/04/95 03/08/95 03/12/95 17,00 18,00 19,00 20,00 Sous les versant N.S.C. (m) N.S.O. (m) Sous le plateau Date (mois) 21,00 03/09/93 03/01/94 03/05/94 03/09/94 03/01/95 03/05/95 03/09/95 N.S.C. (m) N.S.O. (m) Date (mois) Thèse Es Sciences/Raymond Malou 26

27 Simulation des transfert hydriques en zone sahélienne 20,50 18,50 y = -0,0005x + 32,925 R 2 = 0,8107 y = -0,0003x + 25,754 16,50 R 2 = 0,7459 Sao NP (m) y = -0,0003x + 22,56 R 2 = 0, ,50 y = -0,0004x + 21,927 12,50 R 2 = 0,9556 L. Ngoko Naïlou 10,50y = -0,0003x + 18,226 R 2 = 0,9357 B. Gniva Kab Gaye 8,50 mars-71 déc-73 août-76 mai-79 févr-82 nov-84 août-87 mai-90 Thèse Es Sciences/Raymond Malou 27

28 Impact sur les ressources en de surface Etat des écoulements du fleuve Sénégal à la station de Bakel Evolution des écoulements du Sénégal à la station de Bakel : moyennes mobiles des modueles annuels au cours de la période de référence ( ) modules annuels (m3/s) Moyens mobiles des modules annuels (m3/s) y = e t R 2 = Etat des écoulements du fleuve Casamance à la station de Kolda Evolution des écoulements de la Casamance à la station de Kolda : moyennes mobiles des modules annuels au cours de la période de référence ( ) Modules annuels (m3/s) moyennes mobiles des modules annuels (m3/s) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 y = e t R 2 = Thèse Es Sciences/Raymond Malou 28

29 Impact sur les ressources en eau de surface Cet impact révèle une décroissance exponentielle de la même forme que la pluviométrie (Malou R. 2002). Q δt = Q ref.e -α.δt Le processus de tarissement des cours d eau est également beaucoup plus important au sud qu au nord du pays. (αkolda > αbakel) Où : Q δt est le débit à un horizon de projection donné (δt) Q ref., la moyenne mobile pondérée des débits, centrée sur l année de référence (égale à m 3 /S à Bakel et m 3 /S à Kolda), α, un coefficient de régression (égal à à Bakel et à Kolda) δt le temps en année séparant l année de référence à l année de projection. Thèse Es Sciences/Raymond Malou 29

30 Conclusions 1. Renouvellement des réserves, à l échelle annuelle, en zones soudano-guinéenne et soudanienne, 2. Vidange des stockages souterrains en zone sahélienne. Assèchement des zones humides Migration vers le sud de la zone sahélienne Changement du climat local Thèse Es Sciences/Raymond Malou 30