Critique et comblement des lacunes

2.2.2.1 Élimination des données douteuses

Une vérification systématique a été effectuée sur les fichiers de valeurs brutes de débit journalier de l'ensemble des stations. On a cherché à éliminer de la banque de données des erreurs aléatoires flagrantes dues à des fautes de frappe ou à la saisie des relevés purement inventés par les lecteurs. Ce travail a entraîné la suppression d'un certain nombre de données très douteuses. Il va de soit que ces contrôles n'ont permis d'éliminer que les valeurs manifestement fausses, et que la justesse des données conservées n'en est pas pour autant garantie. Des erreurs et lacunes d'observations sont inévitables (un observateur ne pouvant être présent tous les jours à la station pour diverses raisons). Ces lacunes sont acceptables si les complètements sont possibles.

2.2.2.2. Méthodes de reconstitution

Les données manquantes ont été reconstituées de façon systématique sur l'ensemble des stations retenues. Ce travail a permis de disposer de chroniques les plus complètes possibles, constituant la banque de données opérationnelle utilisée ensuite pour les simulations. En gardant à l'esprit que l'estimation des données manquantes est entachée d'incertitudes, et ce, quel que soit le procédé mis en œuvre, nous allons décrire la méthodologie employée.

Si un ou plusieurs mois manquent pour le calcul du module, plusieurs possibilités s'offrent à nous suivant que les mois à reconstituer sont des mois d'étiage ou de crue. S'il s'avère que la reconstitution des données à une échelle de temps inférieure est possible, nous choisissons toujours d'utiliser les données journalières existantes, plutôt que de procéder à des corrélations entre valeurs mensuelles.

2.2.2.2.1. Valeurs journalières

Il est préférable de chercher à reconstituer les valeurs journalières manquantes par interpolation linéaire si la période à reconstituer est de courte durée (moins de 5 jours consécutifs) et se trouve en montée ou en descente des eaux, en dehors de la pointe de crue. En décrue, on utilise également le calcul d'un tarissement par décroissance exponentielle dont le coefficient est issu des monographies hydrologiques (Aka Akpa, 1994 ; Billon et al., 1967 ; Billon et al., 1974 ; Lamagat et al., 1990; Olivry, 1986 ; Rochette, 1974), ou ajusté automatiquement pour relier les débits journaliers encadrant la lacune.

2.2.2.2.2. Valeurs mensuelles

Si l'on ne dispose pas de données journalières, les corrélations mensuelles avec des stations amont ou aval, ou avec des stations de bassins versants proches, donnent des résultats satisfaisants. En période de montée ou de descente des eaux, il est possible d'établir, à la même station, des corrélations inter-mois à condition de ne pas utiliser les mois d'étiages. Enfin si les diverses corrélations donnent de mauvais résultats, il est possible de réaliser des corrélations pluie-débit, longues à établir et nécessitant de solides connaissances du fonctionnement hydrologique du bassin versant considéré. De plus en régime tropical, la forte

variabilité spatio-temporelle des pluies constitue un handicap pour réaliser des corrélations pluie-débit mensuelles de bonne qualité.

Gyau-Boakye et Schultz (1994) ont reconnu, parmi une dizaine de méthodes d'estimation de débits manquants en Afrique de l'Ouest, la robustesse des régressions linéaires inter-stations à fournir des données acceptables. Le modèle de régression linéaire repose sur des liaisons amont/aval que nous considérons linéaires entre deux stations. Pour chaque station, deux modèles sont établis en respectant le moment présumé de rupture des séries chronologiques : un modèle s'intéresse à la période avant 1971, et le second à la période qui commence en 1971. Cela suppose que l'hypothèse d'une rupture est admise sur toute la zone d'étude. Un grand nombre de corrélations linéaires d'assez bonne qualité ont pu être mises en évidence entre stations. Ces corrélations ont, dans tous les cas, été établies à partir de la totalité des valeurs disponibles.

2.2.2.2.3. Cas particuliers : les étiages

En régime tropical, les débits d'étiage sont très faibles voire nuls et peuvent, très souvent, être remplacés par les moyennes interannuelles sans avoir recours à des corrélations mensuelles ou aux débits journaliers.

De façon générale, la reconstitution des données a été effectuée en utilisant en priorité les interpolations linéaires et les tarissements sur les valeurs journalières, puis éventuellement les équations de régression linéaire sur les valeurs mensuelles. L'actualisation des données auprès des organismes nationaux et la reconstitution des données manquantes ont permis de réduire le taux de lacune à moins de 10 % sur la période d'observation.

2.2.2.3. Données hydrologiques du bassin versant de la Gambie

Compte tenu de la situation géographique du futur ouvrage de Sambangalou et de l'influence par l'onde de marée en basses eaux, seules les données hydrométriques des stations sénégalaises du bassin de la Gambie ont été utilisées. Dans le cadre de l'étude sur le schéma hydraulique du fleuve Gambie (Bader, 1998), les chroniques de débit des stations situées au Sénégal ont été homogénéisées et complétées sur la période 1971-1996. Un grand nombre de corrélations linéaires d'assez bonne qualité (coefficient de corrélation variant de 0,594 à

0,988) ont pu être établies entre stations. Les décalages dans le temps (temps de propagation de 1 ou 2 jours maximum) retenus pour les régressions entre les différentes stations sont ceux qui ont donné les meilleurs coefficients de corrélation. Il n'est pas apparu de variation flagrante de ces temps en fonction du débit, aussi ont-ils été considérés constants dans tous les cas. Pour Simenti, certaines reconstitutions résultent d'un calcul de tarissement. On utilise un coefficient de tarissement de 0,0258 j^-1 (Lamagat et al., 1990). Enfin, faute de pouvoir appliquer ces deux méthodes, il a fallu procéder dans de rares cas par interpolation linéaire : Mako 2 jours, Simenti et Wassadou Amont 4 jours, Gouloumbo 6 jours et Kedougou 8 jours. Ainsi, nous disposons de séries complètes sur la période 1970-1996.

2.2.2.4. Données hydrologiques du bassin versant du Sénégal

Les séries hydrologiques utilisées ne présentent pas de lacunes entre 1903 et 1990, et sont partiellement incomplètes à partir de 1991. Elles ont été reconstituées dans le cadre d'études sur la gestion de la retenue de Manantali (Bader, 1990, 1992a et 1992b ; Thiebaux et al., 1992). Les reconstitutions des données journalières ont consisté à déterminer des équations de régression inter-stations, simples ou doubles avec l'introduction de décalages et de seuils, suivies des équations de tarissement sur les données homogénéisées et enfin, en dernier recours, d'interpolations linéaires. Avec la mise en service du barrage de Manantali en juillet 1987, les nouvelles conditions hydrodynamiques ont introduit des modifications sur le régime du fleuve. Pour les années antérieures à 1987, le débit à Bakel est calculé à partir de la simple traduction des cotes relevées journellement à la station, à l'aide des étalonnages révisés en 1999. À partir de 1987, toutes les données journalières sont intégralement reconstituées en régime naturel à l'aide de deux méthodes différentes :

— par modèle de propagation de crue (Morel-Seytoux et al., 1993), à partir des débits naturels de Soukoutali sur la Bafing, de Oualia sur le Bakoye et de Gourbassy sur la Falémé. Dans ce calcul, les débits de Soukoutali (emplacement actuel du barrage) sont eux-mêmes intégralement reconstitués à partir des débits observés aux stations de l'amont : Daka-Saïdou jusqu'en 1994 et Bafing Makana ensuite.

— par bilan de volume écoulé, à partir des débits observés à Bakel et à la sortie du barrage, et du débit naturel à Soukoutali. On adopte un temps de propagation constant de 3 jours entre Manantali et Bakel :

QBakel nat(j) = QBakel obs(j) + QSouk nat (j-3) – QManant obs(j-3)

Pour les forts débits, le temps de propagation est constant, autour de 3 jours. La seconde méthode peut donc être utilisée, avec l'avantage d'utiliser les valeurs de débit effectivement observées en régime artificiel. Les fluctuations d'apports intermédiaires entre le barrage et Bakel sont alors implicitement prises en compte. Pour les faibles débits (inférieurs à 800 m³.s^-1) la seconde méthode ne peut être utilisée, du fait que les temps de propagation peuvent atteindre jusqu'à une semaine. On utilise alors le modèle de propagation de crue, adapté pour le régime artificiel, où les apports intermédiaires sont reliés de façon moyenne aux débits naturels de l'amont.

Les contacts établis avec l'Université Cheikh Anta Diop de Dakar et le Ministère de l'Hydraulique au Sénégal, nous ont permis de mettre à jour les chroniques de débits mensuels de 1993 à 2001 pour les stations de Bakel et de Kidira Uhea, et de 1998 à 2001 pour les stations de Kayes, de Bafing Makana, de Toukoto et de Gourbassy. Pour les lacunes restantes (taux variant de 0,1 % à 40,3 %), nous avons eu recours aux différentes méthodes de reconstitution décrites par ailleurs. En mode journalier, nous avons utilisé l'interpolation linéaire sur des lacunes de durée égale ou inférieure à 5 jours. Dans certains cas, nous avons employé les coefficients de tarissement pour relier les débits encadrant une lacune en décrue : Daka-Saïdou 0,014 j^-1, Galougo et Kayes 0,0185 j^-1, Gourbassy, Oualia et Dibia 0,020 j^-1 et enfin Toukoto 0,024 j^-1. N'ayant pas trouvé dans la monographie du fleuve Sénégal (Rochette, 1974) les valeurs du coefficient de tarissement pour les stations de Siramakana, Soukoutali et Bafing Makana, nous les avons ajustés automatiquement avec les débits encadrant les lacunes. En mensuel, nous avons utilisé les équations de régressions linéaires entre deux stations proches, selon les corrélations obtenues sur les données disponibles, avant et après 1971. Ainsi, nous disposons de séries les plus complètes possibles présentant encore quelques lacunes, jusqu' à 3 % selon les stations sur la période 1950-1995.

2.2.2.5. Données hydrologiques du bassin versant du Sassandra

Les contacts établis avec la Direction de l'Hydrologie au Ministère des Infrastructures Économiques et le Centre de Recherche en Écologie de Côte d'Ivoire nous ont permis de mettre à jour les séries hydrologiques. Il n'est pas possible de disposer de données antérieures à 1953, année d'installation des premières stations en Côte d'Ivoire. De plus, après la mise en eau du barrage de Buyo (1981), les stations de Guiglo et Guessabo ont été abandonnées car plus ou moins noyées par les eaux de la retenue. Leurs séries hydrologiques s'arrêtent respectivement en 1979 et 1980. De même, la retenue de Buyo vient perturber le régime du Sassandra. Comme il nous est impossible de reconstituer les débits naturels du Sassandra à Soubré, nous ne prenons que la période d'écoulement non influencée par les lâchers, soit 1954-1980. Malgré cela, le taux de lacunes varie de 2,3 % à 21,1 %. Nous avons donc eu recours à l'interpolation linéaire sur des lacunes de durée égale ou inférieure à 5 jours sur toutes les stations retenues. Dans certains cas, nous avons ajusté automatiquement le coefficient de tarissement pour relier les débits encadrant une lacune en décrue. Enfin, nous avons utilisé les équations de régression linéaire entre deux stations proches, selon les corrélations obtenues sur l'ensemble des données disponibles mais également dans des travaux antérieurs (Aka Akpa, 1994). Ainsi, nous disposons de séries les plus complètes possibles, puisqu'elles ne présentent au maximum que 2 % de lacunes sur la période 1953-1995.

2.2.2.6. Données hydrologiques du bassin versant du Logone-Chari

Le taux élevé de lacunes constaté sur les séries hydrologiques du Logone-Chari (de 9,2 % à 40 %) est dû à l'interruption totale des observations et des mesures sur une grande partie du réseau, lui-même partiellement ou totalement détruit, durant les guerres civiles et militaires de 1979 à 1982. En raison du pillage et de la destruction du Centre ORSTOM de Ndjamena, la documentation et les archives ont disparu. À l'exception, assez rare, de documents présentant un aspect commercial, les archives hydrométriques primaires (dossiers de stations, carnets de jaugeages, originaux de lecture, etc.) ont été détruites. La réhabilitation du réseau et la reprise des observations furent entrepris dès 1982 par le Service Hydrologique National. Les données hydrologiques jusqu'en 1967 ont été publiées dans diverses monographies (Billon et al., 1967 et 1974 ; Olivry, 1986). Les données postérieures à 1982 ont été publiées dans les annuaires réalisés par le Service Hydrologique Tchadien. Dans ce contexte, il nous a été très difficile

d'effectuer la mise à jour de nos séries avant les guerres civiles. Les contacts établis avec la Direction des Ressources en Eau et de la Météorologie à Ndjamena, nous ont permis d'actualiser les données sur la décennie 90. Pour combler les lacunes journalières, nous avons eu recours au calcul de tarissement, à partir des coefficients issus des monographies ou par ajustement automatique, et à l'interpolation linéaire sur des lacunes de durée égale ou inférieure à 5 jours. Les lacunes mensuelles ont été comblées en utilisant les équations de régression linéaire établies entre deux stations proches, selon les corrélations obtenues. Nous disposons donc de séries actualisées les plus complètes possibles. Sur la période 1950-1995, elles ne présentent qu'un taux de lacune de 6 % à 9 %.