Évolution de l occupation du sol sous pression anthropique et impact sur le ruissellement de surface et les coefficients d écoulement dans le bassin versant du Bani S. Louvet, B. Barbier, D. Ruelland, M. Diancoumba, P. S. Traore, J.E. Paturel, Gil Mahé Samuel.louvet@ird.fr
vulnérabilité des Ressources en Eau Superficielle au Sahel aux évolutions Anthropiques et Climatiques à moyen terme
Objectifs de Ressac déterminer les effets conjugués de l influence climatique et anthropique sur les ressources en eau élaborer des scenarii climatiques, démographiques, socio-économiques et environnementaux pour évaluer leur impact sur les ressources en eau de surface et leur vulnérabilité améliorer les modèles hydrologiques en prenant en compte la dynamique du milieu
Organigramme du programme Ressac GT1 Mise à disposition des données Thématique 1 Données Système Bani Thématique 2 Modélisation GT2 Mesures hydroclimatiques GT3 Suivi occupation du sol par télédétection GT6 Modélisation type GR GT4 Liens pressions démographiques/états de surface GT5 Scénarios climatiques GT7 Modélisation type SWAT GT8 Analyses comparaisons passé/futur Thématique 3 Vulnérabilité GT9 Vulnérabilité du Bani
Les domaines d étude : bassin versant du Bani L écoulement annuel à Douna a chuté de 70% entre avant 1970 et après 1970 Bani BV à Douna # 100 000 km² Régimes pluviométriques : 500 à 1500 mm/an Géologie : socle et grès Savane boisée et savane-steppe Relief peu accidenté vaste pénéplaine
Les données utilisées Les données utilisées à l échelle du bassin versant du Bani Les données démographiques: Données des Recensements Généraux de la Population et de l Habitat (RGPH) disponibles en 1976, 1987 et 1998 pour le Mali et 1976, 1988 et 1998 pour la Côte d ivoire (Pop, Tx nat, Tx mort, Tx rur, tx urb)
Disponibilité des données démographiques
Les données utilisées Les données utilisées à l échelle du bassin versant du Bani Les données démographiques: Données des Recensements Généraux de la Population et de l Habitat (RGPH) disponibles en 1976, 1987 et 1998 pour le Mali et 1976, 1988 et 1998 pour la Côte d ivoire (Pop, Tx nat, Tx mort, Tx rur, tx urb) Les données d occupation du sol (états de surface) : Classification en type d occupation du sol à partir de données satellitaires.
Les recherches sur l évolution de la démographie
La transition démographique Cette dynamique en quatre temps rappelle celle de la fonction logistique qui, dès sa découverte a servi de base mathématique pour rendre compte de la transition démographique. Utilisation de la fonction "anti-logistique" d Artzrouni (1986).
L évolution de la population recensée (hab) Bassin versant du Bani 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 Population totale population rurale population urbaine 500000 0 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999
Modélisation de la population rurale : les données à disposition
L évolution de la population rurale modélisée
Comparaison du modèle anti-logistique avec le modèle spectrum Population du bassin de certaines régions du bassin versant du Bani 25000000 20000000 15000000 10000000 5000000 0 1998 2003 2008 2013 2018 2023 2028 2033 2038 2043 2048 High variant Low variant Modèle antilogistique
Les recherches sur l évolution de l occupation des sols sur le bassin versant : Utilisation des données Landsat TM
Étude diachronique de l occupation du sol : l apport de la télédétection 1986 2000
Étude diachronique de l occupation du sol Bani : répartition (%) des différents types d'occupation du sol en 1986 eau libre Sol nu vegetation naturelle Cultures Bani : répartition (%) des différents types d'occupation du sol en 2000 eau libre Sol nu vegetation naturelle Cultures Sol nu Cultures Végétation naturelle Taux d évolution 1986-2000 - 48,8% 50,3% -8%
Bassin versant du Bani 9000000 8000000 8000000 7000000 7000000 6000000 6000000 5000000 5000000 4000000 4000000 3000000 3000000 2000000 2000000 1000000 0 Cultures Population totale population rurale population urbaine Végétation naturelle 1975 1975 1977 1977 1979 1979 1981 1981 1983 1983 1985 1985 1987 1987 1989 1989 1991 1991 1993 1993 1995 1995 1997 1997 1999 1999 Ajustement linéaire des surfaces cultivées Ajustement linéaire des surfaces en végétation naturelle surfaces cultivées 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 y = 0,659x + 158963 0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 3000000 3500000 Population Surface (ha) en végétation linéaire 7600000 7500000 7400000 7300000 7200000 7100000 7000000 6900000 6800000 y = -0,5521x + 9E+06 0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 3000000 350000 Population
L évolution de l occupation du sol modélisée en fonction de la démographie: exemple des surfaces cultivées et de la végétation naturelle
Le lien avec la modélisation hydrologique
Le modèle GR2M WHC Pluie ETP Débit à l exutoire Amélioration possible du modèle en tenant compte de l évolution des états de surface auxquels on associe un coefficient de ruissellement. On modifie ainsi la capacité de rétention en eau des sols (WHC).
Nécessité de connaître par pas de temps le pourcentage associé à chaque état de surface par point de grille
Évolution des états de surface : exemple des zones cultivées et de la végétation naturelle
Les travaux à venir Fournir des données d évolution de la population rurale à l échelle du modèle hydrologique (0,5 ) afin d évaluer l évolution des différents états de surface. Associer des coefficients de ruissellement à chaque état de surface, différents selon les trois zones climatiques. Transcrire l évolution annuelle des états de surface dans la capacité de rétention en eau des sols. Comparer les performances du modèle hydrologique avec les données de télédétection et les statistiques agricoles.
Merci de votre attention
Les états de surface Définition des états de surface Le terme «état de surface», au sens de Casenave et Valentin (1991), désigne toute surface élémentaire, toute association de surfaces élémentaires, toute juxtaposition de surfaces élémentaires, et tout système interdépendant de surfaces élémentaires. La surface élémentaire se définissant comme tout ensemble homogène constitué à un instant donné, du couvert végétal, du type de sol et des organisations pédologiques superficielles qui ont subi des transformations sous l effet des facteurs météorologiques, fauniques ou anthropiques (les croûtes). Différents états de surface : les surfaces en végétation naturelle (jachères y compris), les surfaces cultivées, les sols nus (sols complètement dégradés et dénudés), les plans d eau (barrages et autres retenues d eau). L évolution des états de surface se fait par des «modes de transformation»
Modes de transformation du milieu 1. La dégradation climatique et anthropique des sols : due au dessèchement du couvert végétal avec encroûtement et dénudation des sols sous l effet conjugué des actions de l homme et du climat, 2. La mise en culture : due au défrichage de la végétation pour la création de nouvelles parcelles de culture, 3. La mise en jachère : ne pas ensemencer un champ au cours d'une ou de plusieurs saisons successives afin de permettre au sol de se régénérer, 4. La restauration des sols : toutes les techniques de récupération des terres dégradées à l aide de pratiques telles que le zaï, les demi-lunes ou le reboisement, 5. Les aménagements hydro agricoles et l urbanisation.
Cette dynamique en quatre temps rappelle celle de la fonction logistique qui, dès sa découverte a servi de base mathématique pour rendre compte de la transition démographique. Artzrouni (1986) approxime les taux de natalité et de mortalité par une fonction baptisée "antilogistique" et qui est définie par "une constante moins une fonction logistique". f A 1+ e ( t) = C r( t t0 ) Où : C est la valeur maximale du phénomène étudié (taux de natalité/mortalité, ) ; A est l ampleur de la baisse ; t0 est la date du point d inflexion de la courbe. A cette date, le taux a baissé de moitié ; 4s r = avec la pente de la courbe A au point d inflexion.
Les équations des courbes de natalité, de mortalité et de population se déduisent donc comme suit : Nat Nat initiale finale ( t) = Natinitiale r t t) 1+ e Nat Nat ( 0 Nat Mort Mort ( initiale t) = Mortinitiale r t t ) 1+ e Mort Mort ( 0 Mort finale ( ) 1 Pop ( t) = Pop( t 1) + TDémogr.
900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 Superficies cultivées en ha 1984/1985 1985/1986 1986/1987 1987/1988 1988/1989 1989/1990 /1990/1991 1991/1992 1992/1993 1993/1994 1994/1995 1995/1996 1996/1997 1997/1998 1998/1999 1999/2000 Superficies des surfaces cultivées en céréales (en ha) Koulikoro Sikasso Ségou Mopti 1987/1988 1988/1989 1989/1990 /1990/1991 1991/1992 1992/1993 1993/1994 1994/1995 1995/1996 1996/1997 1997/1998 1998/1999 1999/2000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 Statistiques agricoles issues des enquêtes agricoles de conjoncture Superficies des surfaces cultivées en maïs (ha) 300000 Koulikoro Sikasso Ségou Mopti 250000 200000 150000 100000 50000 0 Superficies des surfaces cultivées en coton (ha) 350000 300000 250000 200000 150000 100000 0 50000 Koulikoro Sikasso Ségou Mopti Koulikoro Sikasso Ségou Mopti 1984/1985 1985/1986 1986/1987 1987/1988 1988/1989 1989/1990 /1990/1991 1991/1992 1992/1993 1993/1994 1994/1995 1995/1996 1996/1997 1997/1998 1998/1999 1999/2000 1984/1985 1985/1986 1986/1987 1987/1988 1988/1989 1989/1990 /1990/1991 1991/1992 1992/1993 1993/1994 1994/1995 1995/1996 1996/1997 1997/1998 1998/1999 1999/2000 1984/1985 1985/1986 1986/1987
Comparaison à l échelle des cercles des superficies cultivées entre télédétection et statistiques agricoles 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 super culti tele 2000 sup cult camp agri conj 1999/2000 sup cult camp agri conj 00/01 moy 99/01 0 Bla San Tominian Kadiolo Kolondieba Koutiala Sikasso Yorosso