Abstracts
Résumé
Le projet international et pluridisciplinaire AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) a été initié en vue de mieux comprendre les variabilités climatiques de l’Afrique de l’Ouest et leur impact hydrologique. La haute vallée de l’Ouémé au Bénin (10 000 km2) a été retenue et instrumentée (pluie, débit et nappe) depuis 1997. Le sous-bassin de la Donga (586 km2), cadre d’observations intensives depuis 2003, permet de préciser les processus majeurs et quantifier les termes du bilan hydrologique. Le travail vise à déterminer le fonctionnement hydrogéochimique du bassin de la Donga, et à identifier et quantifier les composantes majeures de l’écoulement de surface par traçage géochimique naturel.
Le caractère temporaire des eaux de surface, la très faible minéralisation des écoulements ainsi que l’asynchronisme entre le tarissement des rivières et la vidange de la nappe phréatique traduisent une origine superficielle des débits et un échange de flux négligeable entre cette nappe et le réseau hydrographique. L’écoulement à l’exutoire, limité à la saison des pluies, apparaît être essentiellement formé d’un flux rapide (ruissellement Hortonien et écoulement sur surfaces saturées) et d’un flux lent de subsurface (vidange de nappes perchées saisonnières), sans contribution significative de la nappe phréatique. En accord avec ce fonctionnement, une séparation géochimique de l’hydrogramme de trois crues a été réalisée.
Mots clés:
- Bénin,
- hydrochimie,
- hydrodynamique,
- rivière tropicale,
- séparation d’hydrogrammes
Abstract
The international and multidisciplinary AMMA project (African Monsoon Multidisciplinary Analysis) was designed to better understand the West African climatic variability and its hydrological impact. To attain this goal, the upper Oueme river (10,000 km2) was instrumented (rainfall, runoff and groundwater) in 1997. In 2003, the Donga subwatershed (586 km2) was selected in order to characterize the major processes and quantify components of the water budget. Specifically, the objective was to identify and quantify the major components of the surface flow using a ydrogeochemical approach.
The transient character of the surface water, the very low mineralization of the river as well as the asynchronism between the drying up of rivers and the water table height, suggest a shallow origin for the river flow and an unimportant exchange between that water table and the hydrographic network. River flow at the outlet, limited to the rainy season, appears to be essentially made of a rapid runoff (Hortonian runoff and flow over saturated soils) and a subsurface delayed flow without significant contribution of the water table. In agreement with this assumption, a hydrograph separation for three floods was achieved.
Keywords:
- Benin,
- Hydrochemistry,
- Hydrodynamic,
- Tropical river,
- Hydrograph separation
Appendices
Références bibliographiques
- AFFATON P. (1990). Le Bassin des Voltas (Afrique de l’Ouest) : une marge passive, d’âge protérozoïque supérieur, tectonisée au panafricain (600 ± 50 Ma). Thèse de doctorat de Géologie, Université Aix-Marseille, France, 499 p.
- APPELO C.A.J. et D. POSTMA (1999). Geochemistry, groundwater and pollution. Balkema, Rotterdam, Hollande, 536 p.
- BARIAC T., A. MILLET, B. LADOUCHE, R. MATHIEU, C. GRIMALDI, M. GRIMALDI, M. SARRAZIN, P. HUBERT, H. MOLICOVA, L. BRUCKLER, V. VALLES, P. BERTUZZI, B. BES, J.C. GAUDU, J. HOROYAN, J. BOULEGUE, F. JUNG, Y. BRUNET, J.M. BONNEFOND, R. TOURNEBIZE et A. GRANIER (1995). Décomposition géochimique de l’hydrogramme de crue sur un petit bassin versant Guyanais (Piste Saint-Elie, dispositif ECEREX, Orstom-CTFT, Guyane Française). IASH, 238, 249-269.
- BOEGLIN J.L. et Y. TARDY (1997). Érosion chimique et mécanique sur le bassin amont du Niger (Guinée, Mali). Découpage en quatre écoulements. CR Geosci., 325, 125‑131.
- BRAUN J.J., B. DUPRÉ, J. VIERS, J.R. NDAM NGOUPAYOU, J.P. BEDIMO BEDIMO, L. SIGHA-NKAMDJOU, R. FREYDIER, H. ROBAIN, B. NYECK, J. BODIN, P. OLIVA, J.L. BOEGLIN, S. STEMMLER et J. BERTHELIN (2002). Biogeohydrodynamic in the forested humid tropical environment: the case study of the Nsimi small experimental watershed (South Cameroon). Bull. Soc. Geol. Fr., 173, 347-357.
- BRGM/OBM (1984). Carte géologique au 1/200 000e, feuille de Djougou-Parakou-Nikki. Office Béninois des Mines, Cotonou, République du Bénin.
- CASENAVE A. et C. VALENTIN (1992). A runoff capability classification system based on surface features criteria in semi-arid areas of West Africa. J. Hydrol., 130, 231-249.
- CHEVALLIER P. (1990). Complexité hydrologique du petit basin versant. Exemple en savane humide, Booro Borotou (Côte d’Ivoire). ORSTOM Études et Thèses, Paris, 332 p.
- CHEVALLIER P. et O. PLANCHON (1993). Hydrological processes in a small humid savanna basin (Ivory Coast). J. Hydrol., 151, 173-191.
- CROUZET E., P. HUBERT, P. OLIVE et E.S.A. MARCÉ (1970). Le tritium dans les mesures hydrologiques de surface. Détermination expérimentale du coefficient de ruissellement. J. Hydrol., 11, 217-229.
- DANSGAARD W. (1964). Stable isotopes in precipitation. Tellus, 16, 436-468.
- DESCLOITRES M., M. WUBDA et Y. LE TROQUER (2003). Prospections géophysiques sur le bassin versant d’Ara : électrique 2D et électromagnétisme EM34, compte rendu de mission du 5 au 14 mai 2003, Rapport technique IRD Ouagadougou, Burkina-Faso, 15 p.
- FAO (1998). Crop Evaporation – Guidelines for computing crop water requirements. Irrig. Drain. Pap., Rome, 56. http://www.fao.org/docrep/X0490E/X0490E00.htm (consultation le 08 novembre 2006).
- FAURE P. et B. VOLKOFF (1998). Some factors affecting regional differentiation of the soils in the Republic of Benin (West Africa), Catena, 32, 281-306.
- FAVREAU G. (2000). Caractérisation et modélisation d’une nappe phréatique en hausse au sahel : dynamique et géochimie de la dépression piézométrique naturelle du kori de Dantiandou (sud-ouest du Niger). Thèse de doctorat, Université Paris XI, France, 258 p.
- GREMILLON P., A. GONYEAU et M. WANIELISTA (2000). Application of alternative hydrograph separation models to detect changes in flow in a watershed undergoing urban development. Hydrol. Proc., 14, 1485-1501.
- HARRIS J. (2004). Contribution à l’étude du fonctionnement de la végétation au nord Bénin, suivie phénologique de trois couverts végétaux et mesures de LAI des espèces ligneuses dominantes. DESS, Université Créteil, France, 84 p.
- HOOPER R.P. et C.A. SHOEMARKER (1986). A comparison of chemical and isotopic hydrograph separation. Water Resour. Res., 22, 1444.
- JOERIN C., K.J. BEVEN, I. IORGULESCU et A. MUSY (2002). Uncertainty in hydrograph separations based on geochemical mixing models. J. Hydrol., 255, 90-106.
- KAMAGATÉ B., F. JACQUIN et L. SÉGUIS (2003). Mission nivellement – géochimie, haut-bassin de l’Ouémé (Bénin), rapport technique, IRD Montpellier, 9 p.
- KAMAGATÉ B. (2006). Fonctionnement hydrologique et origine des écoulements sur un bassin versant en milieu tropical de socle au Bénin : bassin versant de la Donga (haute vallée de l’Ouémé). Thèse de doctorat, Université Montpellier II, France, 319 p.
- KENDALL C. et J.J. MCDONNELL (1993). Effect of intrastorm isotopic heterogeneities of rainfall, soil water and groundwater on runoff modelling. Dans : Tracers in Hydrology, proceedings of an international symposium held at Yokohama, Japan, 21-23 July 1993. Peters, N.E., E. Hoehn, C. Leibundgut, N. Tase et D.E. Walling (Éditeurs). Wallingford (Royaume-Uni). IAHS Press, 215, 41-48.
- LEBEL T. et T. VISCHEL (2005). Climat et cycle de l’eau en zone tropicale : un problème d’échelle. CR Geosci., 337, 29-38.
- L’HÔTE Y., G. MAHÉ, B. SOME et J.P. TRIBOULET (2002). Analysis of a Sahelian annual rainfall index from 1896 to 2000; the drought continues. J. Sci. Hydrol., 47, 563-572.
- ROBAIN H. et M. WUBDA (2004). Rapport de mission au Bénin du 12 octobre au 22 novembre 2004, Rapport technique IRD, 31 p.
- SKLASH M.G. et R.N. FARVOLDEN (1982). The use of environmental isotopes in the study of high-runoff episodes in streams. Dans : Isotope studies Hydrol. Proc. Perry Jr E.C., W.C. Montgomery (Éditeurs), 65. Northern Illinois University press, Dekalb, Illinois, États-Unis.
- TARDY Y., V. BUSTILLO et J.L. BOEGLIN (2004). Geochemistry applied to the watershed survey: hydrograph separation, erosion and soil dynamics. A case study: the basin of the Niger River, Africa. Appl. Geochem., 19, 469‑518.
- WUBDA M. (2003). Reconnaissance géophysique du bassin versant d’Ara (Djougou, Nord Bénin). DESS de Géophysique Appliquée, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France, 65 p.