Hydrological functionning and streamflow genesis of a tropical crystalline bedrock in Benin : Donga watershed (Upper Ouémé River)
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)
Abstract
Within the international AMMA project (African Monsoon Multidisciplinary Analysis), the Upper Oueme catchment has been selected as the southermost site of the AMMA-Catch Observatory in Environment. Raingauge, limnigraph and piezometric networks have been gradually set-up since 1997 over the catchment (10 000 km2) and particularly on the Donga sub-catchment (586 km2).
The purposes of this work are (i) to identify the prominent hydrological processes on the Donga catchment by comparison of precipitation, streamflow, water table and potential evapotranspiration data and (ii) to determine and quantify the streamflow components by geochemical field surveys. A coherent hydrological scheme has been deduced from hydrodynamic and hydrogeochemical information. The seasonal character of surface water, the lag between the river drying up and the low groundwater level, the low streamflow mineralization lead to consider a poor connection between the deep groundwater and the hydrological network.
Based on this result, a two components (effective runoff and subsurface flow) hydrograph separation has been implemented for two hydrological-contrasted years (2003 and 2004). In each case, a major contribution of superficial groundwater to streamflow has been found.
The purposes of this work are (i) to identify the prominent hydrological processes on the Donga catchment by comparison of precipitation, streamflow, water table and potential evapotranspiration data and (ii) to determine and quantify the streamflow components by geochemical field surveys. A coherent hydrological scheme has been deduced from hydrodynamic and hydrogeochemical information. The seasonal character of surface water, the lag between the river drying up and the low groundwater level, the low streamflow mineralization lead to consider a poor connection between the deep groundwater and the hydrological network.
Based on this result, a two components (effective runoff and subsurface flow) hydrograph separation has been implemented for two hydrological-contrasted years (2003 and 2004). In each case, a major contribution of superficial groundwater to streamflow has been found.
Dans le cadre du programme international AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine), la haute vallée de l'Ouémé (centre ouest du Bénin), d'une superficie de 10.000 km2, est instrumentée (pluie, débit) depuis 1997. Le sous-bassin de la Donga (586 km2) est le cadre d'observations intensives précisant les processus hydrologiques essentiels et quantifiant les termes du bilan.
La recherche entreprise vise (i) à déterminer le fonctionnement hydrologique du bassin de la Donga par confrontation des données de précipitation, d'écoulement de surface, de nappe et d'évapotranspiration potentielle, (ii) à caractériser les écoulements par traçage naturel géochimique (paramètres physiques, éléments majeurs et traces) et isotopique (isotopes stables de l'eau : d18O et d2H) afin de hiérarchiser les processus majeurs mis en jeu. Le croisement des informations hydrodynamiques et hydrogéochimiques permet de reconstituer un schéma cohérent du fonctionnement hydrologique sur le bassin. Le caractère temporaire des eaux de surface, l'asynchronisme entre le tarissement des rivières et la vidange des nappes ainsi que la très faible minéralisation des écoulements traduisent une origine superficielle des débits et une déconnexion apparente de la nappe libre du réseau hydrographique.
En accord avec les processus mis en évidence, une décomposition de l'hydrogramme en deux composantes (ruissellement rapide sur surface saturée et flux de subsurface) a été retenue pour 2003 et 2004, deux années à pluviométrie et écoulement contrastés.
La recherche entreprise vise (i) à déterminer le fonctionnement hydrologique du bassin de la Donga par confrontation des données de précipitation, d'écoulement de surface, de nappe et d'évapotranspiration potentielle, (ii) à caractériser les écoulements par traçage naturel géochimique (paramètres physiques, éléments majeurs et traces) et isotopique (isotopes stables de l'eau : d18O et d2H) afin de hiérarchiser les processus majeurs mis en jeu. Le croisement des informations hydrodynamiques et hydrogéochimiques permet de reconstituer un schéma cohérent du fonctionnement hydrologique sur le bassin. Le caractère temporaire des eaux de surface, l'asynchronisme entre le tarissement des rivières et la vidange des nappes ainsi que la très faible minéralisation des écoulements traduisent une origine superficielle des débits et une déconnexion apparente de la nappe libre du réseau hydrographique.
En accord avec les processus mis en évidence, une décomposition de l'hydrogramme en deux composantes (ruissellement rapide sur surface saturée et flux de subsurface) a été retenue pour 2003 et 2004, deux années à pluviométrie et écoulement contrastés.