1 Gestion des eaux dans un bassin versant

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IX èmes Journées du Réseau Télédétection Analyse par télédétection des modifications environnementales dans la sud ouest de la Mauritanie Abdoul Jelil Niang et André Ozer Département de géographie physique et quaternaire,allées du 6 Aout,2 B 11 Sart Tilman, Liége, Belgique téléphone : 32 4 366 5328 ou 5335, télécopie : 32 4 366 5722, courriel : ajeniang@yahoo.fr mot clefs : Analyse diachronique, désertification, dégradation environnementale Les changements climatiques au Quaternaire et la grande sécheresse des années 70, ont fortement marqué l environnement dans le sud ouest de la Mauritanie, qui constitue une zone de transition entre le Sahara au nord et le Sahel au sud. Ce qui en fait un endroit privilégié pour étudier la désertification et les modifications environnementales, surtout grâce à la télédetection. Dans ce résumé, nous présentons l analyse, par télédétection, de la transformation des paysages en fonction de l évolution morphodynamique et/ou morphoclimatique. Pour se faire, nous avons utilisé une image satellitaire Landsat MSS de 1986, de photos satellitaires CORONA(1972) et de photographies aériennes de la même zone à des dates différentes(1954 et 1992) pour une étude diachronique. L image satellitaire Landsat grâce à la vue synoptique qu elle offre, nous donne des indications intéressantes sur l évolution de la zone au Quaternaire. On y retrouve, fossilisé par les sables éoliens, un ancien lit du fleuve Sénégal qui passaitbeaucoup plus au nord que l actuel, comme on peut le constater sur la figure 1 (qui est un quick look d'une autre image Landsat). Sur le tracé de cet ancien lit, appelé aujourd hui Aftout Chargui et qui a la même allure que l actuel, on retrouve encore deux lacs qui sont encore reliés au fleuve Sénégal. Au niveau de la vallée actuelle du Sénégal, on peut retracer l évolution récente du réseau hydrographique, avec des bras morts, méandres abandonnés ou recoupés. Les phases distinctes de la sédimentation éolienne sont marquées par la configuration et l orientation différentes des dépôts. Sur la figure 1 on peut distinguer différentes orientations des dunes qui correspondent, en gros, aux dépôts mis en place lors des dernières phases arides du Quaternaire. Les dépôts actuels constitués des dunes vives se distinguent des autres par leur modelé (cf fig1). La comparaison de deux séries de photographies aériennes ( l IGN France janvier 54, et novembre 1992 : fig. 2 et 4) et de photos satellitaires CORONA (fig.3, photos déclassées du satellite espion américain ), prises en 1972 et développées avec une résolution voisine de celles des photos aériennes, permet d apprécier les modifications du milieu depuis la grande sécheresse des années 70. L étude de ces photos aériennes s'est faite sous deux angles : l observation stéréoscopique et le traitement informatique(qui a nécessité un mosaïquage et une digitalisation ). Il ressort du couplage de ces deux méthodes, une très forte dégradation de l environnement marquée surtout par la destruction de la couverture végétale causée par la sécheresse et les actions anthropiques. Les changements climatiques au Quaternaire et la grande sécheresse des années 70, ont fortement marqué l environnement dans le sud ouest de la Mauritanie, qui constitue une zone de transition entre le Sahara au nord et le Sahel au sud. Ce qui en fait un endroit privilégié pour étudier la désertification et les modifications page 3

1 Gestion des eaux dans un bassin versant environnementales, surtout grâce à la télédetection. Dans ce résumé, nous présentons l analyse, par télédétection, de la transformation des paysages en fonction de l évolution morphodynamique et/ou morphoclimatique. Pour se faire, nous avons utilisé une image satellitaire Landsat MSS de 1986, de photos satellitaires CORONA(1972) et de photographies aériennes de la même zone à des dates différentes(1954 et 1992) pour une étude diachronique. L image satellitaire Landsat grâce à la vue synoptique qu elle offre, nous donne des indications intéressantes sur l évolution de la zone au Quaternaire. On y retrouve, fossilisé par les sables éoliens, un ancien lit du fleuve Sénégal qui passait beaucoup plus au nord que l actuel, comme on peut le constater sur la figure 1 (qui est un quick look d une autre image Landsat).Sur le tracé de cet ancien lit, appelé aujourd hui Aftout Chargui et qui a la même allure que l actuel, on retrouve encore deux lacs qui sont encore reliés au fleuve Sénégal. Au niveau de la vallée actuelle du Sénégal, on peut retracer l évolution récente du réseau hydrographique, avec des bras morts, méandres abandonnés ou recoupés. Les phases distinctes de la sédimentation éolienne sont marquées par la configuration et l orientation différentes des dépôts. Sur la figure 1 on peut distinguer différentes orientations des dunes qui correspondent, en gros, aux dépôts mis en place lors des dernières phases arides du Quaternaire. Les dépôts actuels constitués des dunes vives se distinguent des autres par leur modelé (cf fig1). La comparaison de deux séries de photographies aériennes ( l IGN France janvier 54, et novembre 1992 : fig. 2 et 4) et de photos satellitaires CORONA (fig.3, photos déclassées du satellite espion américain ), prises en 1972 et développées avec une résolution voisine de celles des photos aériennes, permet d apprécier les modifications du milieu depuis la grande sécheresse des années 70. L étude de ces photos aériennes s est faite sous deux angles : l observation stéréoscopique et le traitement informatique(qui a nécessité un mosaïquage et une digitalisation ). Il ressort du couplage de ces deux méthodes, une très forte dégradation de l environnement marquée surtout par la destruction de la couverture végétale causée par la sécheresse et les actions anthropiques. L observation sous stéréoscope montre une nette diminution de la couverture végétale aussi bien au niveau des dunes dites ogoliennes que dans la plainealluviale. Ce qui a pour conséquence l intensification de l érosion mécanique ( éolienne et hydrique). On remarque d ailleurs l apparition de crêtes vives(représentées par des tâches blanches) sur les sommets des dunes ; ce qui implique leur remaniement et la remise en mouvement des sables éoliens. Nous avons également pu vérifier la tendance de changement dans la direction des vents constatée lors de l analyse des données climatiques (le vent et les lithométéores). Que ce soit sous stéréoscope ou par le traitement informatique avec lequel nous avons pu superposer les photos des différentes années (sous ERDAS IMAGINE ), on remarque en effet, un fléchissement vers l est dans l orientation des alignements dunaires. Ces derniers, tout en gardant leur configuration, ont adopté la nouvelle direction des vents. La superposition des séries de photos montre une orientation plus orientale des dépôts éoliens sur les photos les plus récentes (1992). Ce qui dénote une grande efficacité des vents qui deviennent un élément majeur dans la morphogenèse actuelle. Il apparaît aussi que la mise en valeur du fleuve Sénégal, avec les grands aménagements hydroagricoles, a fini par faire de l homme un acteur important de la modification de l environnement. Les cultures traditionnelles furent souvent remplacées par la riziculture. On peut remarquer sur les photos de 1992, que page 4

IX èmes Journées du Réseau Télédétection l implantation des rizières s est faite au détriment des forêts inondables d acacias. Les conséquences en sont multiples. On peut remarquer, entre autres, la désorganisation du système d inondation naturelle ; les aménagements n ayant souvent pas tenu compte des anciens chenaux qui inondaient la plaine alluviale ; ce qui peut occasionner des crues catastrophiques et la submersion de certaines parcelles, la destruction des forêts inondables qui protégeaient les berges. Nous avons également constaté en superposant les digitalisations que la désertification ne s est pas faite par l avancée des dunes vers la vallée (vers le sud) mais par la dégradation du milieu naturel. Sur toutes les séries de photos on peut bien voir que la limite septentrionale de la vallée est restée quasiment la même. Ce qui laisse supposer que la région est devenue une zone source de sables, comme le montre le remaniement des dunes qui étaient jadis fixées par la végétation. page 5

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Eau, Eau, Eau, ci Foy Foy Foy IX èmes Journées du Réseau Télédétection Estimation de l équivalent en eau du couvert neigeux de la montagne libanaise C. Corbane, Janine Somma 1, Monique Bernier 2, Jean Pierre Fortin 3, Jean Pierre Dedieu 4 et Yves Gauthier 5 1. BP 175 208, Beyrouth, Liban téléphone : 961 (1) 611 456, télécopie : 961 (1) 611 359, courriel : jsomma@usj.edu.lb 2. INRS C.P. 7500, Sainte Québec, G1V 4C7, Canada téléphone : 1 (418) 654 2585, télécopie : 1 (418) 654 2600, courriel : monique_bernier@inrs eau. uquebec.ca 3. INRS 2800, rue Einstein, suite 105, C.P. 7500, Sainte (Québec), G1V 4C7, Canada téléphone : 1 (418) 654 2591, télécopie : 1 (418) 654 2600, courriel : jpf@inrs eau.uquebec.ca 4. Institut de Géographie Alpine, 17 rue Maurice Gignoux, 38031 Grenoble cedex 09, France téléphone : (0)4 76 63 59 40, télécopie : (0)4 76 17 06 62, courriel : dedieujp@iga.ujf grenoble.fr 5. INRS Université du Québec, C.P. 7500, Sainte (Québec), G1V 4C7, Canada téléphone : 1 (418) 654 3753, télécopie : 1 (418) 654 2600, courriel : gautyves@inrs eau.uquebec.ca mot clefs : Equivalent en eau, neige, Radarsat,Liban Le couvert nival constitue un paramètre essentiel de la réserve hydrique au Liban. Mais celle est totalement méconnue jusqu aujourd hui. Or l estimation de l équivalent en eau du manteau neigeux est indispensable dans la mesure où l on envisage de mettre en oeuvre des politiques de gestion rationnelle des ressources en eau. Pour ce faire, nous nous proposons, dans un premier temps, de vérifier le potentiel de l imagerie Radar à synthèse d ouverture(rso) pour l estimation de l équivalent en eau de la neige en relation avec une dizaine de sites d échantillonnage répartis sur les hauts plateaux de la montagne libanaise entre 1400 et 2500 m d altitude. A cet effet, quatre images RADARSAT on été acquises durant l hiver 2000 simultanément aux campagnes de terrain. Ces dernières visaient à observer et à mesurer les caractéristiques du couvert neigeux (pour chaque couche : épaisseur, densité, teneur en eau liquide, température, équivalent en eau, et constante diélectrique) ainsi que celles du sol (humidité, température et rugosité). Un algorithme reliant le coefficient de rétrodiffusion aux paramètres physiques du manteau neigeux et du sol sous jacent et permettant l estimation de l équivalent en eau a été développé précédemment pour les neiges du Québec. Ce modèle est basé sur les rapports de coefficients de rétrodiffusion entre les scènes d hiver et une scène de référence prise à l automne. Cependant, il sera sans doute nécessaire d ajuster l algorithme aux contraintes climatiques et topographiques du terrain libanais compte tenu du métamorphisme accéléré de son couvert nival et des pentes en présence. Cette vérification se fera lors du stage qu effectura C. Corbane à l INRS EAU (Québec) en août prochain. Les résultats seront exposés aux Journées Scientifiques. page 7

1 Gestion des eaux dans un bassin versant Assimilation des données d observation de la terre dans la modélisation hydrologique.test d un modèle global. Intérêt et limites Christian Puech 1 et Gilles Galea 2 1. UMR3S Cemagref ENGREF, 500 rue J F Breton, 340932 Montpellier cedex 5, France téléphone 33.(0)467548745. courriel : christian.puech@teledetection.fr 2. Division HHLY, Cemagref, quai Chauveau, Lyon France téléphone 33.(0)472208773. courriel : gilles.galéa@cemagref.fr mot clefs : modélisation hydrologique, modèles globaux, télédétection, MNT, assimilation, processus hydrologiques Pour les modélisations hydrologiques, le débit à l exutoire d un bassin versant peut être considéré comme le résultat d un événement climatique (essentiellement la pluie) arrivant sur un bassin versant considéré comme réceptacle des eaux, ce qui peut être mis symboliquement sous la forme : [Débit] = [Climat] X [Bassin] Si la pluie est une donnée non modifiable, l homme peut modifier certains éléments du bassin versant, et il peut être intéressant de définir, à pluie identique, l impact de la variation de tel ou tel élément de l occupation du sol. Les données d observation de la terre (DOT) sont censées pouvoir décrire facilement l espace et, à ce titre, sont des sources primordiales pour comprendre et gérer l impact de certaines caractéristiques géomorphologiques sur la réponse hydrologique. Or, compte tenu des problèmes d échelle, le comportement global du bassin peut varier notablement de celui observé sur les parcelles expérimentales de taille restreinte, et c est un des avantages de l approche spatiale que de pouvoir tester directement l impact de ces caractéristiques au niveau du bassin versant dans sa globalité. Pour ce test nous avons privilégié une confrontation statistique entre d une part les caractéristiques spatiales des bassins, d autre part les caractéristiques hydrologiques, solution qui implique de travailler sur un nombre de bassins suffisant. Ainsi, le projet européen NOAH1 a porté sur une cinquantaine de bassins versants de la Moselle (de 10 à 1000 km², en France et en Allemagne) ; les caractéristiques spatiales proviennent d un MNT et d une cartographie de l occupation du sol à 20 m de résolution, produits à partir de données du satellite SPOT ; le régime de crue de chacun des bassins versants a été analysé au travers de la modélisation globale QDF «débit durée fréquence» permettant de synthétiser la réponse fréquentielle en fonction des pluies de diverses durées de retour. La confrontation statistique a été menée par régressions multiples entre les quantiles du régime et une série de caractéristiques géomorphologiques. Les résultats montrent une hiérarchie des paramètres explicatifs qui évolue en fonction des échelles de travail : échelle spatiale, temporelle, ou fréquentielle. Comme cette évolution dépend des processus élémentaires hydrologiques, l approche permet de mieux préciser les types de processus dominants au niveau de la globalité des bassins. Elle est donc performante pour la compréhension des mécanismes élémentaires dominants selon les échelles d étude. Pour ce qui est de l assimilation des données spatiales par le modèle hydrologique les résultats montrent que l amélioration de la prédétermination des paramètres du modèle quand on introduit des DOT apparaît modeste en performance absolue mais forte en page 8

IX èmes Journées du Réseau Télédétection stabilité d estimation. Ceci confirme que l on ne doit pas attendre des DOT une amélioration numérique des modèles hydrologiques (on sait que les modèles les plus performants pour l ingénieur sont ceux qui ont le moins de paramètres), mais que leur intégration conduit à des modèles en plus grande cohérence avec la physique des écoulements d où un fort intérêt pour tester des scénarios d évolution, ou pour mieux stabiliser la qualité de l estimation sur des bassins disparates. page 9

Pierre 1 Gestion des eaux dans un bassin versant Extension spatiale du couvert nival du Liban et risques d avalanches Hala Breich 1, Janine Somma 2, R. Lecerf et Jean Dedieu 3 1. Imm Hoda Abdel Rahman, rue Goodies, Verdun, Beyrouth, Liban courriel : halabreich@hotmail.com 2. Université Saint Joseph, Laboratoire de télédétection, BP 175 208, Beyrouth téléphone : 961 (1) 611 456, télécopie : 961 (1) 611 359, courriel : jsomma@usj.edu.lb 3. Institut de Géographie Alpine, 17 rue Maurice Gignoux, 38031 Grenoble cedex 09, France téléphone : (0)4 76 63 59 40, télécopie : (0)4 76 17 06 62, courriel : dedieujp@iga.ujf grenoble.fr mot clefs : Couvert nival, évolution spatiale, risques d avalanches L eau est considérée comme l or du 21ème siècle. L importance qu elle prend exige une gestion rigoureuse, mais celle ci ne peut se faire sans une bonne connaissance de la ressource. Au Liban le manteau neigeux en constitue un paramètre essentiel. Aussi l observation de l évolution spatiale et verticale de ce manteau doit nous permettre de prévoir les réserves hydriques résultant de la fonte. Pour en étudier l évolution spatiale, la télédétection représente un outil très intéressant et notamment par le biais des images répétitives SPOT VEGETATION. D autre part, certains villages sont cycliquement sujets à des avalanches. Dans une perspective de prévision de ces dernières comme pour la cartographie de l extension du couvert, nous mettons en lien certaines caractéristiques du couvert nival (type et taille de grains, densité des différentes couches de neige, température...) avec la topographie (altitude, pente et orientation de pentes). Pour l obtention de ces paramètres nous avons effectué trois campagnes d échantillonnage sur une dizaine de sites répartis sur les hauts plateaux de la montagne libanaise. Un MNT était nécessaire pour l ensemble du travail (orthorectification des images et analyse de la topographie). Nous le réalisons à l aide d un couple stéréoscopique d images SPOT Panchromatiques. Il est aujourd hui en cours d achèvement. La relation images données de terrain fera l objet d un stage qu effectuera H. Breich, dans le cadre d un projet ARP, au LAMA TEO fin juin. Les résultats de cette étude seront exposés aux Journées Scientifiques du réseau. page 10

IX èmes Journées du Réseau Télédétection Etude morphodynamique des bassins versants en amont du barrage de la Mbali à l aide de la télédétection : Interrelations entre un lac et un environnement anthropisé en Afrique tropicale Jean Bernard Minot Appt. 2530, 14 rue de Grande Bretagne, 72100 Le Mans, France courriel : minot@net up.com mot clefs : bassin versant Mes recherches sont exemplaires dans le domaine de la gestion des milieux tropicaux à saisons contrastées. J ai participé en 1990, en tant qu ingénieur et Directeur général à la construction de ce barrage de la Mbali en République Centrafricaine dont le devenir m a très rapidement fortement inquiété. La présente étude part d un constat qu un barrage de grande envergure est construit pour retenir plus de 250 millions de mètres cubes d eau dans des bassins versants très étendus à des reliefs et structures géologiques variés et encore mal connus. La problématique est donc le risque d envasement du lac et de la rupture de structure du barrage qui est du type mixte en tenant compte de l impact des activités humaines sur un milieu de savane et de forêts claires et les flux solides qui peuvent en découler suite aux phénomènes d érosion et des feux de brousses. La démarche que j ai choisie est triple, celle du naturaliste, celle de l ingénieur et celle du géographe puisque l un de mes soucis essentiel est la spatialisation des zones à risques et celles des zones à protéger en priorité. L étude géomorphodynamique se situe sur les bassins versants en amont du barrage de la Mbali, zone de grande étendue de savane fortement anthropisée soumise à des activité agropastorales très intenses. Les phénomènes d érosion liés à l apparition des espaces des brûlis se développement autour du lac et peuvent provoquer ainsi le remplissage précoce par ensablement. L objectif de cette étude est de mesurer les enjeux des géorisques et leur impact sur l environnement physique et anthropique, estimer et évaluer l impact des projets d aménagements et des installations visant à regrouper ou à réglementer les différentes souches de population et activités agropastorales. Ce travail exige donc au préalable une large connaissance de la région dans l ensemble et définir des normes pour la sécurité du barrage. Des variations climatologiques et l occupation des sols sont autant des points à étudier. Ces recherches représentent un enjeu essentiel dans la gestion durable des milieux tropicaux car elles pourront constituer un fondement à la réflexion des autorités de ces régions pour des aménagements raisonnés. Grâce à la combinaison de ces démarches, ces recherches devraient aboutir à la construction d un modèle de gestion de l environnement et des risques dans ce type de contexte. page 11

1 Gestion des eaux dans un bassin versant L outil informatique intervient de manière efficace parmi les méthodes sollicitées à l'étude. Les données concernant l ouvrage, les bassins versants en amont et tout son environnement doivent être consignées, rassemblées et élaborées à l aide des logiciels conçus comme IDRISI, ARCVIEW, les SIG ou autres pour des meilleurs traitement d'images qui peuvent mieux évaluer l importance du site de la Mbali. L analyse des images satellites et les résultats de terrain fournis par les levées géologiques, topographiques, cartographiques, hydro géologiques, etc... contribuent à l'élaboration de cette étude. page 12

IX èmes Journées du Réseau Télédétection Imagerie satellitaire, SIG et gestion des ressources en eau du barrage réservoir de la mapé (Cameroun) Moïse Mopou B.P. 11322, Yaoundé, Cameroun télécopie : 237 31 69 41, courriel : mmoupou@hotmail.com mot clefs : Barrage réservoir, imagerie satellitaire, SIG, gestion des ressources en eau, Cameroun Les systèmes d information modernes fournissent une information accessible, pertinente, synchronique, obtenue à moindre frais et qui permette les comparaisons spatio temporelles. Les techniques avancées d imagerie à haute résolution augmentent les applications de la télédétection dans les environnements SIG. La longue sécheresse de l année 2000 2001 a contribué à une réduction considérable du volume d eau dans le barrage réservoir de la Mapé. Sollicité pour ravitailler la centrale hydroélectrique d Edéa, le réservoir a été vidé de ses eaux, perturbant l écosystème aquatique et les activités humaines en amont. Une combinaison des documents analogiques et numériques a permis de saisir les conséquences spatiales des lachers exceptionnels sur le bassin versant de la Mapé. Aussi, la la carte topographique numérisée, la photographie aérienne et l image HRV SPOT de mai 2001, combinées à un SIG, ont permis de dresser une spatiocarte utile à une gestion rationnelle de la surface en eau. page 13