Résilience aux changements climatiques : reconversion du système d’irrigation gravitaire au système d’irrigation localisée en zone semi-aride - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Resilience to climate change: conversion from gravity to localized irrigation in semi-arid zones

Résilience aux changements climatiques : reconversion du système d’irrigation gravitaire au système d’irrigation localisée en zone semi-aride

Résumé

The unavoidable effects of climate change on the water requirements of crops in vulnerable zones call for the characterization of rainfall and evapo-transpiration trends for crops in a model irrigated Tadla perimeter's in Moroccan country, the land a semi-arid climate and have a potential agriculture but with a trend of scarcity water resources. In this fact, it is analyzing the rainfall data of 60 years (to 1958 at 2018) from 27 measuring stations, also thermal and evapo-transpiration reference data (ETo) of 49 years (1969-2018) from four stations are used. The Standardized Precipitation Index (SPI) in deficit, normal and surplus years: 33%; 35% and 32% respectively. Mann-Kendall's test detects highly significant trends of decreasing precipitation and increasing temperature and evapo-transpiration. Detection of chronological breaks in annual series by tests of homogeneity of : Pettitt, Lee and Heghinian Bayesian, Buishand and Hubert segmentation for rainfall, temperature at minimum, at maximum, at average, evapo-transpiration and De Maritonne aridity index in the respective years of 1978; 1989; 1997; 1995; 1978 and 1988. After these breaks: rainfall is reduced by 36%; reheating by +1°C; monthly water balance increases its deficit from March to August and its cumulative annual total deficit from (-) 805 mm to (-) 1,093 mm. It is the same of annual dry period is extending by 43 days on Gaussen diagrams; De Maritonne aridity index decreases to 11.2 at 8.6 and Emberger's quotient from to 27.8 at 18.7. The GIS cartography shows, after a break temporary, a gradient of rainy drying in the West-East direction of the zone, with a translate of isohyets over 135 mm/year, reheating and a increase ETo evapo-transpiration in the South-West and Central-North parts and an accentuation of aridity in the extreme South-East part of the zone. The two-coupled tests of Mann-Kendall and Sen's show a change in monthly rainfall for 9 out of 12 months in year; with its increase in September and decrease per month from November to June. By PCA method, we have two spatial homogenous rainfall groups: one group from December, April, "March-April-May" quarter and wet and dry semesters; the other group from September and June. For the year 2050, the 1st scenario projects an increase in the volume of irrigation water requirements with basin irrigation systems from 8,356 to 11,283 m3 per hectare with crop rotation (+35%). The 2nd scenario projects, in the event of total reconversion of the area with localized irrigation system, a decrease in this volume to 7,831 m3/ha, at a deviation of -6% compared to the initial situation in year 2018. Thus is attesting to the major contribution of the highly efficient irrigation system to any long-term resilience process to the impacts of climate change.
Les impacts des changements climatiques sur les besoins en eau des cultures en zones vulnérables ont été caractérisés pour une zone semi-aride modèle, à savoir le périmètre irrigué de Tadla (Maroc). Un espace agricole potentiel sur le territoire marocain, mais plus dépendant à des ressources d’eau en état de raréfaction. A cet effet, il a été exploité les données agro-climatiques de cette zone pour la période de 1958 à 2018 à partir de 28 stations de mesures agrométéorologiques. Dans ce sens, des expérimentations hydro-agricoles et agronomiques sur les cultures stratégiques ont été menées in situ. En parallèles, ont été procédées des analyses statistiques fréquentielles plus approfondies sur l'agro-climat d'une zone semi aride modèle du sud du pourtour méditerranéen et plus vulnérable aux changements climatiques. En effet, il est constaté sur la base de calculs par l’Indice Standardisé des Précipitations (IPS), des fréquences d’années déficitaires, normales et excédentaires en pluie respectivement de : 33% ; 35% et 32%. Par le test de Mann-Kendall. Il est décelé des tendances à la baisse des précipitations et d’augmentation de la température et de l’évapo-transpiration végétale. Aussi, il est repéré des ruptures chronologiques, suite à des tests d’homogénéité par quatre méthodes comparatives de : (i) Pettitt, (ii) Lee et Heghinian, (iii) Buishand et (iv) Hubert; portant sur les aspects: de la pluviométrie, de la température, de l'évapo-transpiration du végétal-sol et sur l'aridité du milieu; à savoir aux années de respectives correspondantes de : 1978 ; 1989; 1997; 1995; 1978 et 1988. Après l'avènement de la rupture chronologique sur les précipitations, la pluviométrie annuelle s'est en effet réduite au taux de 36 % et le réchauffement de l'atmosphère s'accroit de 1°C. On décelé, aussi, un déficit sur le bilan hydrique au sol qui s’accentue mensuellement sur la période de Mars à Août et annuellement en passant du cumul de -805 à - 1 093 mm/an. Ainsi, la période sèche s’allonge de 43 jours, évalué sur le "Diagramme de Gaussen", par l’Indice de "De Maritonne" qui régresse de 11,2 à 8,6 unités et par le "Quotient d’Emberger" augmentant de 27,8 à 18,7 points. Par ailleurs, la cartographie SIG spatio-temporelle montre qu'après rupture chronologiques pluviométrique, un gradient de dessèchement pluvieux spatial a été identifié au sens Ouest-Est et déplacement des isohyètes d'un pas de 135 mm/an. Aussi sur carte SIG, le réchauffement atmosphérique et l’élévation de l’ETo deviennent plus importants sur les parties Sud-Ouest et Centre-Nord de la zone d’étude. Quant à l’aridité, elle se trouve en augmentation graduelle en allant du Sud à l'Est de la zone d'étude. Avec le couplage du test de Mann-Kendall avec le test de Sen’s, il est constaté des variations significatives dans les pluies mensuelles, en concernant 9 mois sur les 12 mois de l’année; avec hausse anormale en Septembre et baisse moins habituelle aux deux mois de Novembre et de Juin. L'analyse plus affinée par la méthode statistique de l'ACP, révèle l'existence de deux groupements spatiaux pluviométriques homogènes : l’un spécifique en commun aux quatre intervalles temps de l'année à savoir: Décembre, Avril, le trimestre « Mars-Avril-Mai » et les deux semestres humide-sec; ceci en contraste à deux autres intervalles temps assemblés de Septembre et de Juin. En adoptant notre projection du maintien de la situation actuelle avec la prédominance en agriculture locale d'adoption du système d’irrigation gravitaire moins efficient, les besoins en eau d’irrigation des cultures à l’horizon de l'an 2050 augmenteraient du présent volume annuel de 8 356 m3 à 11 283 m3 par hectare assolé cultivé, soit une élévation de 35% par rapport à l'état actuel, ce sous effet conséquent des changements climatiques. Dans une autre alternative proposée visant la reconversion totale ( horizon 2050) en un système d’irrigation localisée plus efficient, il y aurait probablement un volume plus réduit dans les besoins en eau des cultures de la zone à hauteur d'un volume annuel de 7 831 m3 rapporté à l' hectare cultivé, ce qui permettant d'inverser la tendance avec une économie d'eau de 6% par rapport à la situation présente prise comme référence. En conséquence, il est attesté le rôle capital de la substitution du système d’irrigation gravitaire classique plus fréquent actuellement par un autre système plus efficient d’irrigation tel le cas du localisé ou du goutte-à-goutte. Option qui serait susceptible de contribuer effectivement à la résilience aux changements climatiques, pour la sauvegarde d'une agriculture potentielle en productions végétales des zones semi-arides, où les ressources en eau pour les irrigations d'appoint sont en phase de la raréfaction.
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Citer

Abdelhaq Boundi. Résilience aux changements climatiques : reconversion du système d’irrigation gravitaire au système d’irrigation localisée en zone semi-aride. Sciences de l'environnement. Faculté des sciences et techniques de Béni Mellal; Université Moulay Slimane-Maroc, 2021. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04540018⟩
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