Résumé Les bassins-versants des milieux tropicaux humides sont de plus en plus marqués par une dégradation des terres et des eaux, liée aux multiples activités qu’ils offrent à la population riveraine.





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Evolution sédimentologique et dynamique des charges solides dans l’hydrosystème fluvio-lagunaire du sud-ouest du Bénin

Amoussou Ernesta&b, Totin V. S. Henri a&b, Kaki Christophec, Houessou Sotelled, Houndénou Constantb, Mahé Gile, Oyédé Marc Lucienc et Blivi Adoté Blimf
a Département de Géographie et Aménagement du Territoire, Université de Parakou, BP 123 Parakou, Bénin. ajernest@yahoo.fr, ernestamoussou@gmail.com, sourouhenri@yahoo.fr

b Laboratoire Pierre PAGNEY, Climat, Eau, Ecosystème et Développement (LACEEDE), Université d’Abomey-Calavi, République du Bénin, 03 BP1122 Cotonou (Bénin). bokomichel@gmail.com

c Département des Sciences de la Terre, Faculté des Sciences Techniques Université d’Abomey-Calavi, République du Bénin.

d Chef service environnement, Communauté Electrique du Bénin (CEB), BP 1368 Lomé (Togo). shouessou@cebnet.org

e IRD, Laboratoire HydroSciences de Montpellier, Université de Montpellier 2, Case courrier MSE, Place Eugène Bataillon, 34095 Montpellier cedex 5-France. gil.mahe@ird.fr, jean-emmanuel.paturel@ird.fr

f Centre de Gestion Intégrée du Littoral et de l'Environnement (CGILE), de l’Université de Lomé en République du Togo, BP 1515 / 60047 Bè, Lomé Togo. cgileul@gmail.com, bliviadoteblim@gmail.com
Résumé

Les bassins-versants des milieux tropicaux humides sont de plus en plus marqués par une dégradation des terres et des eaux, liée aux multiples activités qu’ils offrent à la population riveraine. L’objectif de cette étude est d’évaluer les superficies de comblement et de creusement des lits et les apports solides au complexe fluvio-lagunaire à partir des charges turbides avant et après la mise en eau barrage de Nangbéto.

Les données de précipitations, débits, MES, turbidité, charges solides, bathymétrie et d’occupation du sol issus des images landsat TM de 1985 et 2000 ont été utilisées. Les données de MES et de turbidité, très peu disponibles ont permis néanmoins d’évaluer les charges solides drainées par les lames d’eau écoulées et précipitées dans le complexe. Le calcul du taux de dénudation et de l’agressivité climatique de Fournier (1962) a permis d’appréhender les effets des précipitations sur l’érosivité des terres. A tout cela s’ajoute l’évaluation bathymétrique du lit de l’hydrosystème pour apprécier la dynamique sédimentaire.

Les résultats montrent que la dégradation du couvert végétal associée aux maxima pluviométriques soutient a priori une forte érosivité des sols et donc un fort taux de dénudation. Ainsi, les transports des charges solides de l’amont vers l’aval s’intensifient après la mise en eau du barrage et les dépôts s’opèrent prioritairement dans la partie aval, favorisés par la réduction de la profondeur du système lagunaire. Les plus importantes quantités de MES dans le bassin ne sont enregistrées en moyenne que pendant 8 % du temps des hautes eaux, plus que ne l’avait estimé Fournier (2004) à 5 %. Cette différence pourrait provenir de la taille et aussi du régime pluviométrique du bassin.

Mots clés : Bénin, complexe fluvio-lagunaire, charges solides, MES, évolution sédimentologique
Abstract : Sedimentological and dynamic evolution of sediment loads in the river-lagoon complex south-western Benin

Watersheds wet tropical environments are increasingly marked by degradation of land and water, related to multiple activities they offer to the riparian population. This anarchic occupation facilitated high erodibility of land and by corollary high turbidity of water courses and water bodies and therefore a reduction in the depth of the bed of the river-lagoon complex. The objective of this study is to evaluate the filling areas and digging beds and solid contributions to river-lagoon complex from turbid expenses before and after the impoundment dam Nangbéto because it plays a role significant changes in terrigenous flows.

The data are rainfall, flow rates, TSS, turbidity, sediment loading, bathymetry, land use land cover Landsat TM 1985 and 2000. TSS and turbidity of existing water, little masters available nevertheless assessed the sediment loads of water drained by the blades passed and precipitated in the complex. Bathymetry in turn, allows to analyze the evolution of complex sedimentological. The calculation of denudation rates and the climate of aggression Fournier (1962) allows also enjoy the effects of precipitation on land erosivity. To all this is added the field observation data.

The results show that the degradation of the vegetation cover combined with maximum rainfall supports a priori a strong erosive soils and thus a high rate of denudation. Thus, transport of sediment loads from upstream to downstream intensified after the impoundment of the dam and deposits primarily operate in the downstream part, favored by reducing the depth of the lagoon system. Increased sediment loads to the bottom surface as late March, which is the beginning of the rainy season in the subequatorial area is recorded. The largest amounts of MES in the basin are recorded on average for 8% of the time of high water, more than previously estimated Fournier (2004) to 5%. This difference could be due to the size and also the rainfall regime in the basin river.

Keywords: Benin, river-lagoon complex, solid fillers, MES, sedimentological changes
1. Introduction

La dynamique sédimentaire d’un cours d’eau est régie par leur comportement hydrologique et de leur lobe deltaïque (Rey, 2010). Lorsque l’équilibre entre apports fluviatiles et progradation littorale est rompu, le système deltaïque s’ajuste et se renouvelle notamment par le biais des avulsions, qui sont un élément essentiel dans la construction des deltas (Fisk, 1952 ; Smith et al., 1989; Roberts, 1997; Stouthamer & Berendsen, 2000). Mais, le changement du régime hydrologique et sédimentologique due à la construction des grands barrages hydroélectriques bouleverse constamment la dynamique des charges solides des hydrosystèmes comme c’est le cas dans le complexe fluvio-lagunaire du sud-ouest du Bénin.

Le bassin-versant du complexe fluvio-lagunaire a subi les effets de plusieurs facteurs de changements importants telles que la construction du barrage de Nangbéto en 1985, les variations pluviométriques sensibles (forte récession pluviométrique suivie d’une légère reprise des pluies) ; enfin l’accentuation de la pression anthropique. L’augmentation pluviométrique des années 1990 a entraîné un écoulement à la hausse et le débit d’étiage du Mono a été soutenu par les lâchers d’eau du barrage (Rossi, 1996 ; Blivi, 2000 ; Amoussou et al., 2012 ; Amoussou et al., 2014). Cette variation pluvio-hydrologique couplée avec la dégradation continue du couvert végétal accentuent le volume des lames d’eau ruisselée et l’érodibilité des sols. A cet effet, l’objectif de cette étude est d’analyser les facteurs pluviohydrologiques et d’occupation des terres dans l’évolution des charges sédimentaires afin d’évaluer les superficies de comblement et de creusement des lits et les apports solides au complexe fluvio-lagunaire à partir des charges turbides avant et après la mise en eau barrage de Nangbéto.

Le complexe fluvio-lagunaire, situé dans la région du golfe de Guinée est partagé entre le Bénin et le Togo et dont les parties hautes et moyennes du bassin sont en grande partie sur le territoire togolais (figure 1). Il s’étend précisément entre 06°16’ et 09°20’N et 0°42’ et 2°25’E avec une superficie de 27 870 km². Ce complexe fluvio-lagunaire Mono-Ahémé-Couffo regroupe les sous-bassins-versants du Mono et du Couffo et le système lagunaire constitué de la lagune côtière, du chenal Ahô et le lac Ahémé. Dans ce système, existent d’importants échanges lagune-mer, par l’intermédiaire de la « Bouche du Roi ». Le bassin porte le fleuve Mono sur 560 km avant d’aboutir à l’océan Atlantique par le biais du système lagunaire (Amousssou, 2010).

Figure 1 : Situation du complexe fluvio-lagunaire du sud-ouest du Bénin
Le bassin-versant comporte un bassin sédimentaire côtier au sud, modelé en plaine littorale et plateaux et des plus hauts reliefs au nord comprenant les monts Atacora et leurs prolongements méridionaux, les monts du Togo (Klassou, 1996 ; Amoussou, 2010). Trois grandes unités morphologiques sont identifiées sur le bassin versant du complexe Mono-Ahémé-Couffo : le bassin sédimentaire côtier, les unités internes des Dahoméyides et la chaîne de l’Atacora/monts du Togo où les fleuves Mono et Couffo prennent leur source, qui ne sont pas sans conséquence sur la dynamique sédimentaire du bassin.

A l’échelle régionale, de nombreuses études ont montré que les précipitations au Togo-Bénin sont contraintes par l’organisation de la circulation atmosphérique ouest-africaine dans son ensemble, à la fois celle des basses couches et celles de moyenne et haute atmosphère. Ainsi, la convergence des flux d’humidité au niveau des basses pressions équatoriales ou équateur météorologique (EM) marque le fondement de la climatologie ouest-africaine. Mais, à l’échelle locale du bassin du complexe Mono-Ahémé-Couffo, les lames d’eau précipitées dépendent fortement des gradients d’énergie entre la plaine côtière et le golfe de Guinée ou encore entre les reliefs du nord-ouest et les zones plus basses (Amoussou, 2010 ; Amoussou et al., 2012). C’est ce qui influence la variabilité spatio-temporelle des lames d’eau précipitées. Ainsi, le complexe est sous l’influence de deux domaines climatiques : le domaine subéquatorial et le domaine tropical humide (figure 2) caractérisés par trois types de régime (figure 3). Cette figure 3 présente les deux régimes bimodaux et le seul régime unimodal qui gouvernent le complexe.
Figure 2 : Cartographie des différents domaines climatiques du bassin (source : Amoussou, 2010).

Figure 3 : Classification hiérarchique ascendante des précipitations de 1961-2000 des stations du bassin-versant du complexe en trois types de classes (source : Amoussou, 2010)

2. Données et méthodes

Les données utilisées sont : les précipitations régionalisées du bassin-versant du complexe (Amoussou, 2010), les débits, les MES, la turbidité des eaux, les charges solides et la bathymétrie (2002-2006/1991-1999). Les données de MES et de turbidité, très peu disponibles ont permis néanmoins d’évaluer les charges solides drainées par les lames d’eau écoulées et précipitées dans le complexe. La période d’étude (1961-2010) est très peu documentée en ce qui concerne les données de charges solides. Ainsi, les seules données journalières de MES et de TSS, disponibles en 1966 et 1967 (Colombani, 1967a et 1967b) et en 1999 (Roche International, 1999), sachant toutefois que ce sont des années hydrologiquement humides qui ont enregistré des débits maxima respectivement en septembre et en octobre.

Le calcul de l’agressivité climatique de Fournier (1962) et du taux de dénudation a permis d’analyser les effets des précipitations sur l’érosivité des terres. A tout cela s’ajoute l’analyse de l’évolution du couvert végétal à partir des cartes d’occupation de 1985 et 2000 obtenues des images Landsat TM 1985 et 2000 (Amoussou, 2010). Sur la base des données pluviométriques mensuelles, une estimation à partir des indices d’agressivité climatique de Fournier (1962) cité par Lamouroux (1969), Gnongbo (1996) et Amoussou (2010) est faite, afin de déterminer la capacité érosive du climat. L’équation donne, avec p, la pluviométrie mensuelle la plus élevée, et P, la moyenne pluviométrique annuelle. Les données calculées sur les trente-deux (32) stations ont été krigées sous le logiciel Sufer 8.1 pour cartographier l’agressivité érosive de l’hydrosystème Mono-Ahémé-Couffo.

Le calcul du taux de dénudation (D), exprimé en t.km-2.an-1, s’écrit :

avec  : concentration ou turbidité (g/l), = débit liquide (m3/s) et S : la superficie (km²) du bassin-versant.

Ces variables permettent d’évaluer approximativement à partir du débit liquide et des concentrations de matières en suspension (MES), les charges solides transitant dans l’hydrosystème. L’analyse bathymétrique permet de confirmer la dynamique sédimentaire du fond du lit suite aux différents facteurs physiques et humains qui impactent le système lagunaire.
3. Résultats et discussion

3.1. Evolution des précipitations dans le complexe

Les moyennes annuelles de précipitations varient dans l’espace ; elles oscillent de 876 à 1 600 mm. Elles diminuent légèrement du nord au sud du bassin (4). Cette répartition est plus accentuée au nord-ouest et pourrait s’expliquer par les effets orographiques car les sommets varient ici entre 300 et 960 m, alors qu’au sud les altitudes varient de 5 à 150 m (Amoussou, 2010). Ainsi, dans les secteurs du bassin dominés par le mont Atacora/monts du Togo (nord-ouest) et par les collines de Kouma-Konda (centre-ouest) par exemple, les précipitations sont les plus abondantes (Amoussou, 2010). Ces reliefs élevés jouent un rôle d’amplificateur de la pluviogenèse, car les vents océaniques, chargés de vapeur d’eau, déversent leur humidité en abordant ces reliefs et créent ainsi un gradient vertical de précipitations (Amoussou et al., 2012).
Figure 4 : Précipitations moyennes annuelles (1961-2000) sur le bassin-versant du Mono-Ahémé-Couffo.

Source : Amoussou (2010)
Sur la côte, on observe une diminution pluviométrique d’est en ouest, comme l’ont déjà montré de nombreux chercheurs (Boko, 1975 et 1988 ; Bokonon-Ganta, 1987 ; Klassou, 1996 ; Houndénou, 1999 ; Amoussou et al., 2012).

L’évolution interannuelle des pluies moyennes représentée par la figure 5 présente une légère baisse sur la période 1961-2000. Cette baisse est relative d’une décennie à l’autre. Ainsi, on observe une évolution pluviométrique à la baisse nette à partir de 1970 suivie d’une légère augmentation à la fin des années 1990 comme l’avaient déjà souligné Amoussou et al. (2012 et 2014). Cette légère reprise des précipitations a été marquée par des inondations récurrentes des années 1999, 2007, 2009 et 2010 dans le bassin (Becuwe, 2005 ; Amoussou et al., 2011; Houndénou et al., 2011 ; Amoussou et al., 2013).
Figure 5: Variabilité des précipitations journalières du bassin-versant du Mono-Ahémé-Couffo de 1961 à 2010
Cette baisse des précipitations depuis les années 1970 s’est poursuivie en s’amplifiant au début de la décennie 1980, avec des sécheresses sensibles, surtout de 1982 à 1987. Les anomalies standardisées positives sont observées majoritairement avant les années 1970 (1962, 1963, 1966, 1967, 1968) et après 1990 (1991, 1995, 1999) comme l’a signalé Amoussou (2010). La dominance des anomalies négatives entre 1970 et 1990 traduit la péjoration climatique qui a alors affecté la région (Houndénou, 1999).
Toutefois, la variation des lames d’eau précipitées dans le bassin ne présente aucune persistance d’une année à l’autre, et une année arrosée n’est pas forcément suivie par une année excédentaire. Cette baisse des précipitations plus marquée au sud s’explique par la réduction manifeste de la petite saison pluvieuse en milieu béninien (Houndénou, 1999) et par une tendance, certaines années, à l’unification des deux saisons pluviométriques. Ainsi, selon Houndénou (1999), le régime subéquatorial tend à se transformer lentement pour être remplacé par un régime de type soudanien dans la mesure où on ne note plus de transition pluviométrique. Toutefois, la dynamique sédimentaire est l’action conjuguée des lames d’eau écoulées dépendant des précipitations et de l’état du couvert végétal.
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