Description du site de mesure expérimental

Massuel et al., 2006; Vouillamoz et al., 2008; Boucher et al., 2009 a et b). À l’image des caractéristiques géologiques, la physico-chimie de la nappe phréatique est variable dans l’espace. Les études { l’échelle de l’ensemble de l’aquifère montrent des eaux généralement peu minéralisées, à 75% inférieures à 300 mg L-1, mais avec des singularités locales (Favreau et al., 2002a ; 2009).

Au sud-ouest du Niger, dans la région de Niamey, la profondeur de la nappe phréatique varie en fonction du relief : elle est située à une profondeur de 55 à 75 m sous les plateaux et à moins de 10 m sous les vallées sableuses de Kori. Sa profondeur médiane est de 50 m et son épaisseur moyenne de 30 m (Massuel, 2005). Les gradients hydrauliques sont faibles, généralement inférieurs à 0.1 %, excepté au maximum de la recharge pendant la saison des pluies. Les gradients hydrauliques peuvent alors atteindre 1 % à proximité des mares. Le mur de la nappe est constitué d’un aquiclude argileux (CT2) de 10 { 80 m d’épaisseur, n’autorisant pas de transfert significatif vers les aquifères captifs plus profonds (Favreau, 2000). Nous pouvons noter que la nappe du CT présente une dépression piézométrique naturelle s’étendant sur 4000 km2 au niveau du kori de Dantiandou (Figure 2.11). A l’échelle décennale, la convergence des flux souterrains est expliquée par une évapotranspiration préférentielle au centre de la dépression et supérieure à la recharge (Favreau et al., 2002b). La disparition de la dépression semble probable au cours des prochaines décennies, en raison de l’accroissement de la recharge par un facteur 10 entre les années 1950 et 2000 (section 2.7.4).

2.9.2. Les nappes captives

Le CT comporte plusieurs nappes captives, affectant des niveaux sédimentaires distincts. Deux nappes captives ont été détectées par forage dans la région de Niamey au niveau des séries sédimentaires des sables inférieurs et des oolithes ferrugineuses du CT2 (Figure 2.11). Certains forages perçant la nappe des sables inférieurs sont artésiens (Favreau, 2000). Des analyses isotopiques suggèrent que ces deux nappes renferment des eaux fossiles âgées de plusieurs milliers d’années (Le Gal La Salle et al., 1995; 2001).

2.10. Description du site de mesure expérimental

Cette section est dédiée à la description détaillée du site de Wankama. Les sections précédentes ont permis de présenter le contexte régional dans lequel nous nous situons: les mêmes schémas de fonctionnement climatique, hydrologique, géologique etc. s’appliquent au site de Wankama.

26 2.10.1. Le village de Wankama

Le site de Wankama est un petit bassin versant endoréique (2.6 km2), situé au sud-ouest du Niger, dans la région de Niamey, { environ 70 km { l’est de la capitale. L’accès au site est desservi par la route N25 reliant Niamey à Filingué, totalement goudronnée jusqu’au village de Wankama (Figure 2.12).

Figure 2.12 Site instrumental de Wankama. a) Position du site en Afrique de l’Ouest. La bande sahélienne est représentée par une zone grisée entre les isohyètes moyennes annuelles de 200 et 700 mm calculées sur la période 1951–1989. b) Site instrumental. Les principales structures géomorphologiques sont soulignées par des traits colorés. L’image de fond est une image SPOT de haute résolution, prise le 23 octobre 2007 (Google Earth). c) Agrandissement ( 4) du réseau de mesure aval. La photographie aérienne de fond a été prise au moyen d’un Pixy © par J. L. Rajot, IRD, le 14 octobre 2008 : { cette date le niveau d’eau dans la mare était de 1.15 m au point de mesure limnimétrique.

Le village, composé de 1200 à 2000 habitants majoritairement Zarma, s’anime le jour de marché, ayant lieu chaque mercredi, une fois par semaine. La proximité de la route lui permet de bénéficier d’un avantage marchand. Le village ne dispose ni d’accès { l’électricité, ni { l’eau courante. Un forage artésien datant de 1982 permettait d’approvisionner les habitants en eau

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potable jusqu’en 2010. Ce forage a été temporairement bouché lors de travaux réalisés sur la route, puis remis en fonction à moindre débit. Trois puits à exhaure manuelle permettent aux habitants d’accéder { l’eau de la nappe phréatique pour leur usage domestique. Les habitants vivent principalement de la culture du mil et de l’élevage du bétail. Quelques champs d’arachides et de manioc de petite superficie sont cultivés dans des zones humides situées en aval du bassin versant. Ces zones peuvent être visualisées sur photographie aérienne grâce à leur couvert végétal plus dense (environs du site de mesure P3 sur la figure 2.12).

2.10.2. Le site instrumental de Wankama

Le site de Wankama appartient { l’observatoire AMMA-CATCH (Cappelaere et al., 2009; http://www.amma-catch.org) et bénéficie d’un long historique de mesures hydrologiques, météorologiques, géophysiques et écologiques. Le programme HAPEX-SAHEL a permis d’y réaliser les premières mesures instrumentales entre 1991 et 1993 (Goutorbe et al., 1997). Le programme AMMA (Redelsperger et al., 2006) a permis de développer ce réseau instrumental, comprenant actuellement un ensemble de mesures de pluviométrie, flux de surface et météorologie, humidité du sol, ruissellement, limnimétrie, piézométrie et géophysique de subsurface (Cappelaere et al., 2009). Deux années de mesures de gravimétrie absolue (2008 - 2010), et une campagne de mesure de gravimétrie relative (été 2009) y ont été réalisées dans le cadre du programme GHYRAF (Hinderer et al., 2009; 2011). Deux stations GPS ont été installées sur le plateau et à proximité de la mare durant la mousson 2009. La cartographie du site a pu être mise à jour lors d’un levé par GPS différentiel (DGPS; Gendre et al., 2011). La position des points de mesure (figure 2.12) a été évaluée par nivellement et DGPS avec une précision supérieure au cm. Les caractéristiques et le principe de fonctionnement des différents instruments utilisés sont présentés dans le chapitre 3.

2.10.3. Le bassin versant de Wankama

Le bassin versant de Wankama se situe en bordure du Kori de Dantiandou, affluent fossile de la rive droite du Dallol Bosso. Il s’étend sur 3 km d’est en ouest et relie un plateau latéritique cuirassé, culminant à 260 m d’altitude, au kori de fond de vallée situé à une altitude de 200.5 m (système NGAO: Gendre, 2010). Ce bassin versant inclut une étroite bande de terre situé { l’est du kori principal, et est limité au Nord par la route N25 pour l’essentiel de son versant. Trois mares se forment par engorgement d’eau dans le kori principal lors de la saison des pluies (Figure 2.13). La mare centrale est l’exutoire principal du bassin versant. Elle peut être appelée mare ouest ou simplement mare. La mare nord, située au nord du kori, n’appartient pas au

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bassin versant de Wankama tel que délimité. Lors d’évènements pluvieux de forte intensité, la mare nord peut se vider partiellement dans la mare ouest. Plus au sud, une petite mare se forme en aval du kori. Elle est appelée mare sud et peut éventuellement recharger les mares voisines.

Figure 2.13 Coupe topographique du kori, montrant les trois mares de Wankama (d’après Peugeot et al. 2003)

Le bassin versant est incisé par une multitude de ravines et chenaux (Figure 2.12.b). La ravine principale se perd { mi chemin dans une zone d’épandage sableux, formant un cône alluvial, pour réapparaître { environ 350 m en aval jusqu’au kori de fond de vallée (Figure 2.12.b & Figure 2.14). Très peu d’écoulements originaires de la zone amont du bassin parviennent jusqu’{ la mare. La majorité des écoulements concentrés par la ravine s’arrêtent au niveau du cône alluvial. La mare est alimentée principalement par les ravines aval et par ruissellement direct (Peugeot et al., 2003).

Figure 2.14 Cartographie des types de surfaces couvrant le bassin versant de Wankama de 1950 à 1992 (d’après Séguis et al., 2004)

Le bassin versant de Wankama est { l’heure actuelle couvert à plus de 50 % par des cultures de mil (Figure 2.14). La végétation de savane, composée principalement d’arbustes { l’aspect buissonnant (diverses espèces d’acacias et Guiera senegalensis), occupe moins d’un quart de la surface du bassin en 1992, alors qu’elle en couvrait la presque totalité en 1950 (Séguis et al., 2004). Les fourrés de brousse tigrée ont presque totalement disparu du plateau situé { l’ouest de Wankama. Les surfaces de sol dégradées (sol nu et encrouté) ont doublé entre 1992 et 1950. De