Evolution récente de la ressource en eau consécutive aux changements climatiques et environnementaux du sud-ouest Niger. Modélisation des eaux de surface et souterraines du bassin du kori de Dantiandou sur la période 1992-2003
Résumé
Near Niamey (Niger), a continuous rise in the groundwater level has been evidenced in spite of the drought that has been occurring for the last 30 years. Heavy environmental changes since 1950 have induced a runoff increase and indirectly the enhancement of the groundwater recharge. In order to better understand this rise, the strategy used in this study was to link runoff modelling with groundwater measurements because of the lack of significant runoff data at large scale and the lack of relation between rainfall and recharge.
To this aim, a regionalisation of the storm runoff production over a 5000 km² domain made of hundreds of ungauged, small endoreic surface-water catchments has been conducted. This is attempted through upscaling of an existing fine-scale, physically-based hydrologic model : abc-rwf. The upscaled model named Zarbhy combines three modelling components in a nested structure. A first component of rainfall filtering produces a very effective runoff-controlling storm descriptor. A relatively simple runoff functional structure can reproduce the fine-scale distributed model behaviour for a given basin. Finally, regionalization with respect to a subset of synthetic physiographic catchment descriptors allows to generalize the simplified runoff modelling structure within a global, non linear multi-catchment functional formulation. Runoff computation allows indirect recharge forcing for the simulation of the water table rise during the 1992-2003 period.
Coupled geophysical and geochemical survey and runoff modelling has evidenced the leaching of a mineralised band in the unsaturated zone situated between 5 and 10 m deep, systematically under sandy channels of an alluvial fan in the Wankama experimental basin. This promising experiment calls for further investigations for a better characterisation of local recharge processes.
To this aim, a regionalisation of the storm runoff production over a 5000 km² domain made of hundreds of ungauged, small endoreic surface-water catchments has been conducted. This is attempted through upscaling of an existing fine-scale, physically-based hydrologic model : abc-rwf. The upscaled model named Zarbhy combines three modelling components in a nested structure. A first component of rainfall filtering produces a very effective runoff-controlling storm descriptor. A relatively simple runoff functional structure can reproduce the fine-scale distributed model behaviour for a given basin. Finally, regionalization with respect to a subset of synthetic physiographic catchment descriptors allows to generalize the simplified runoff modelling structure within a global, non linear multi-catchment functional formulation. Runoff computation allows indirect recharge forcing for the simulation of the water table rise during the 1992-2003 period.
Coupled geophysical and geochemical survey and runoff modelling has evidenced the leaching of a mineralised band in the unsaturated zone situated between 5 and 10 m deep, systematically under sandy channels of an alluvial fan in the Wankama experimental basin. This promising experiment calls for further investigations for a better characterisation of local recharge processes.
Une augmentation à long terme des réserves de l'aquifère dans la région de Niamey a été mise en évidence en dépit de la sécheresse qui sévit dans cette région depuis 30 ans. Les profondes modifications environnementales depuis 50 ans sont à l'origine d'un accroissement du ruissellement et indirectement de l'augmentation de la recharge de la nappe libre. Le manque de données significatives sur le ruissellement à large échelle et l'absence de relation simple avérée entre la recharge et la pluviométrie a conduit les travaux de caractérisation de la hausse de la nappe phréatique vers une confrontation des modélisations de surface avec les données piézométriques.
Dans cet objectif, une régionalisation du modèle de fine échelle abc-rwf a été réalisée à partir d'un jeu simulé de 50 bassins endoréiques, pour lesquels des relations entres les descripteurs physiographiques et le ruissellement calculé sont apparues significatives. La formulation d'une fonction représentant fidèlement le ruissellement simulé d'un bassin, peut être étendue à un ensemble de bassins par l'adjonction de fonctions prédictives non linéaires paramétrées sur la base de seulement 5 descripteurs physiographiques des bassins. Le modèle de méso-échelle Zarbhy permet ainsi un calcul simplifié du ruissellement des 377 bassins endoréiques identifiés sur les 5000 km² du bassin tout en limitant l'imprécision supplémentaire par rapport au modèle abc rwf.
La réalisation du couplage surface-souterrain soulève une insuffisance de la recharge forcée par le ruissellement calculé sur certaines années pour permettre la simulation de la hausse de la nappe dans des gammes de paramétrisation admissibles. Bien que l'extrême variabilité des processus hydrologiques disparaisse en partie à l'échelle régionale, la variabilité intersaisonnière demeure encore difficile à reproduire.
Le schéma de la recharge ponctuelle spatialement distribuée est compatible avec la modélisation hydrodynamique réalisée, qui dans son état actuel ne permet cependant pas de quantifier avec précision l'influence de la recharge indirecte sur la dynamique de hausse de la nappe.
Face à l'insuffisance de la recharge calculée, une étude combinant géophysique électrique, géochimie et modélisation hydrologique a été entreprise. Elle suggère le lessivage d'une bande minéralisée entre 5 et 10 m de profondeur à l'aplomb des multiples chenaux sableux de la zone d'épandage de Wankama. Cette expérimentation prometteuse ouvre la voie à de nouvelles investigations vers la caractérisation des processus de recharge. L'existence d'une infiltration profonde (>25 m) au moins épisodique, sous les zones d'épandage sableuses peut être envisagée.
Dans cet objectif, une régionalisation du modèle de fine échelle abc-rwf a été réalisée à partir d'un jeu simulé de 50 bassins endoréiques, pour lesquels des relations entres les descripteurs physiographiques et le ruissellement calculé sont apparues significatives. La formulation d'une fonction représentant fidèlement le ruissellement simulé d'un bassin, peut être étendue à un ensemble de bassins par l'adjonction de fonctions prédictives non linéaires paramétrées sur la base de seulement 5 descripteurs physiographiques des bassins. Le modèle de méso-échelle Zarbhy permet ainsi un calcul simplifié du ruissellement des 377 bassins endoréiques identifiés sur les 5000 km² du bassin tout en limitant l'imprécision supplémentaire par rapport au modèle abc rwf.
La réalisation du couplage surface-souterrain soulève une insuffisance de la recharge forcée par le ruissellement calculé sur certaines années pour permettre la simulation de la hausse de la nappe dans des gammes de paramétrisation admissibles. Bien que l'extrême variabilité des processus hydrologiques disparaisse en partie à l'échelle régionale, la variabilité intersaisonnière demeure encore difficile à reproduire.
Le schéma de la recharge ponctuelle spatialement distribuée est compatible avec la modélisation hydrodynamique réalisée, qui dans son état actuel ne permet cependant pas de quantifier avec précision l'influence de la recharge indirecte sur la dynamique de hausse de la nappe.
Face à l'insuffisance de la recharge calculée, une étude combinant géophysique électrique, géochimie et modélisation hydrologique a été entreprise. Elle suggère le lessivage d'une bande minéralisée entre 5 et 10 m de profondeur à l'aplomb des multiples chenaux sableux de la zone d'épandage de Wankama. Cette expérimentation prometteuse ouvre la voie à de nouvelles investigations vers la caractérisation des processus de recharge. L'existence d'une infiltration profonde (>25 m) au moins épisodique, sous les zones d'épandage sableuses peut être envisagée.
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