Pepin, F. Sakly, D. Sighomnou, J.P. Thiébaux, L. Vodji, K.A.Womé. Parmi eux, je souhaite plus particulièrement rendre hommage à Luc Le Barbé, qui a jeté les bases théoriques sur lesquelles je me suis appuyé pour la modélisation du ruissellement.
L'ensemble des hydrologues, qui ont assuré la réalisation des mesures de ruissellement sur parcelles à l'aide du simulateur de pluie : M. Berthelot, J.M. Delfieu, R. Gathelier, A. Gioda, P. Maillac, L. Seguis, A. Smaoui. Jean Louis Janeau a apporté son point de vue de pédologue à ces mesures.
Ces campagnes de mesures ont pu se dérouler dans les meilleures conditions grâce à la bienveillance des responsables hydrologues locaux: Bernard Billonà Niamey, Jean-Marie Lamachère à Ouagadougou, Alain Casenave à Lomé et Pierre Chevallierà Adiopodoumé. Je les en remercie également.
Bernard Thébé est le principal artisan du dépouillement des coefficients d'occupation des sols par sondage statistique. Ses conseils ont été précieux pour affiner cette méthodologie.
Gilbert Jaccon, responsable du Laboratoire d'Hydrologie de Montpellier, a bien voulu m'accueillir et mettre à ma disposition les puissants moyens du laboratoire. A lui comme à ses prédécesseurs, MM. Moniod et Pouyaud, qui sont maintenant mes responsables scientifiques au titre de l'unité de recherche et du département, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance: je leur sais gré du temps qu'ils m'ont laissé pour me familiariser avec le milieu urbain et avec les problèmes de l'hydrologie, dans un environnement humain et technique particulièrement riche. J'adresse mes remerciements à toute l'équipe du Laboratoire d'Hydrologie, et plus particulièrement à J.F. Boyer, J. Caner, J.P. Debuiche, C. Dieulin, Y. L'Hote, J.c. Marcourel, P. Raous, J. Razanamiadana, N. Rouché, M.Travaglio.
Lesconseils et les questions de Pierre Ribstein, animé de préoccupations voisines des miennes, ont été autant d'éléments déterminants dans la progression de ce travail. Je dois également beaucoup à Thierry Lebel et François Delclaux, pour le dynamisme dont ils font preuve dans le développement des outils informatiques. L'encouragement amical de Jean-Marie Fritsch m'a été des plus bénéfiques. Tout aussi appréciables furent les échanges développés au contact de J. Albergel, P. Chevallier, M. Hoepffner et E. Servat.
Enfin, le soutien affectif que m'ont apporté Natalie, Victor et l'ensemble de mes proches constitue sans nul doute la contribution essentielle à la réalisation de cette thèse: le temps que je lui ai consacrée m'a parfois éloigné d'eux, et je ne peux faire moins que leur dédier cet ouvrage.
Avant-propos 10
INTRODUCfION GENERALE
Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse sont consacrés aux problèmes du drainage des eaux pluviales dans les villes d'Afrique de l'Ouest, et sont plus particulièrement orientés vers la connaissance des mécanismes hydrologiques nécessaire au dimensionne ment des ouvrages.
Cette connaissance ne peut être exhaustive:ilserait probablement irréaliste de s'attacher à décrire de façon absolue dans le temps et dans l'espace les mécanismes du ruissellement pluvial.La connaissance visée ne représente généralement qu'une approche schématique, convenant à la résolution de problèmes particuliers au moyen de modèles appropriés.
Les ouvrages de drainage pluvial constituent l'Un de ces problèmes, et leur dimensionnement s'appuie sur la modélisation de la transformation de la pluie en débit. Ces ouvrages se fondent sur des conceptions d'aménagement diverses, dont les principales actuellement en vigueur sont basées respectivement sur l'évacuation rapide et sur la rétention partielle de l'écoulement. Chacune de ces conceptions met en jeu des caractéristiques d'écoulement distinctes, et conduit à des modèles de ruissellement également distincts.
Ces conceptions sont elles-mêmes déterminées par le contexte plus général de l'ensemble des problèmes du développement urbain. Le drainage des eaux pluviales y figure au même titre que le traitement des eaux usées, l'alimentation en eau potable, la santé et le confort des habitants, le transport et la circulation, les problèmes d'équipements divers tels que électricité, téléphone etc...Ces problèmes ne peuvent être considérés dans leur ensemble de façon indépendante. Certains sont directement reliés par leurs aspects techniques (réseaux d'assainissement des eaux usées et de drainage des eaux pluviales par exemple).
D'autres sont liés par des impératifs d'ordre socio-économique, fixant les priorités respectives de chacun de ces problèmes : doit-on développer en priorité les réseaux de drainage des eaux pluviales, ou les raccordements privés au réseau de distribution d'eau, ou encore les branchements téléphoniques ou électriques?
La réponse à ce genre de question est évidemment très complexe et suppose que l'on puisse établir des fonctions d'objectifs précises, destinées à quantifier les besoins des usagers et les contraintes représentées par ces équipements, pour établir une planification globale du développement urbain.
Sans approfondir ce qui dépasse largement le cadre de celte thèse, nous voulons cependant souligner qu'une réflexion portant sur l'adéquation des modèles hydrologiques de ruissellement pluvial ne peut être dissociée d'une réflexion plus générale sur la fonction et la perception du drainage des eaux pluviales en milieu urbain.
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travaux sur le sujet. Elle correspond à une préoccupation croissante relative à la protection de l'environnement, et confère désormais au drainage des eaux pluviales un aspect structurant du développement de l'urbanisation.
Dans les pays en voie de développement, et plus particulièrement en Afrique de l'Ouest, le drainage des eaux pluviales ne constitue pas une priorité affirmée. Pour cette raison parmi d'autres, il n'existe que très peu d'études synthétiques portant sur ce thème, et les ouvrages techniques réalisés résultent de la transposition directe d'un savoir faire éprouvé dans les pays industrialisés, donnant la plupart du temps des résultats décevants.
Or, si l'on considère la dynamique actuelle de l'extension des villes africaines, on peut s'interroger sur les conséquences d'une telle lacune, non seulement en matière de protection contre les inondations, mais aussi sur l'ensemble des problèmes liésàl'eau dans la ville de manière plus générale. Il semble donc opportun d'analyser plus profondément les causes d'échec et les perspectives encore ouvertes aux systèmes actuels de drainage des eaux pluviales, en tenant compte des spécificités du milieu urbain africain.
Les travaux: présentés dans cette étude ont cette ambition. Ils s'articulent autour de trois parties distinctes:
après avoir précisé les caractéristiques démographiques des villes africaines, la première partie traite des aspects techniques des aménagements et des modèles, et de leur adéquation au milieu urbain africain. Nous examinerons les possibilités d'évolution de ces aménagements dans les perspectives du développement de l'urbanisation des villes africaines. Puis, nous préciserons les directions vers lesquelles doivent être développés les modèles de ruissellement pour être utilisés de façon opérationnelle pour le dirnensionnement des ouvrages;
la deuxième partie rassemble l'ensemble des données acquises en milieu urbain à l'occasion de cette étude. Nous décrirons d'abord les données hydro-pluviométriques, et souligneront la difficulté des mesures expérimentales en milieu urbain. Nous présenterons ensuite les études réalisées pour caractériser le ruissellement des surfaces naturelles, dont la contribution au ruissellement est potentiellement beaucoup plus importante dans les villes d'Afrique de l'Ouest que dans les villes des pays industrialisés. Nous décrirons enfin les types d'urbanisation et d'occupation des sols rencontrés sur les bassins étudiés;
la troisième partie porte sur la mise au point des modèles que nous avons choisis pour représenter les écoulements en milieu urbain africain. Nous chercherons d'abord à savoir
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des différents modèles choisis, et essaierons, pour les meiUeurs d'entre eux, de préciser leur mode d'utilisation pour des bassins non jaugés.
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Première partie