Le profil géomorphologique - Environnement économique

CHAPITRE 3 : ANALYSE DES RESULTATS ET DISCUSSION

1.2 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

1.2.4 Environnement économique

1.2.4.4 Le profil géomorphologique

La côte du Bénin est une façade maritime atlantique de 125 km de long. Elle se situe entre les parallèles 6°21’30’’ et 6°25’37’’ latitude nord et les méridiens 2°20’04’’ et 2°29’4’’

longitude Est (fig .2). Ce paysage géographique se place dans le géosystème du golfe du Bénin constitué d'une série de bassins sédimentaires, post-orogenèse panafricaine, de dimensions et de géométries variables. Les travaux de SLANSKY (1962), JOHNSON (1987), ROSSI (1989), BLIVI (1993) ont permis de disposer d'une connaissance assez précise sur ces bassins dont le plus important est le bassin sédimentaire côtier d'âge tertiaire. Il est situé entre le delta du Niger et celui de la Volta, couvrant le sud-est du Ghana, entièrement le sud du Togo et du Bénin et le sud-ouest du Nigéria (HOUESSOU et LANG, 1979).

La bande côtière, comprise entre les embouchures de la Volta et du Mono, est un ensemble morphologique peu complexe, une zone de juxtaposition de cordons littoraux dont l'édification répond à certaines conditions hydrodynamiques liées aux changements climatiques et corrélativement aux variations du niveau marin (SALL et DIOP, 1977 ; TASTET, 1981 ; VERSTRAETE, 1989 ; OYEDE, 1991; WARRICK, 1996; ANTHONY et BLIVI, 1999). Schématiquement, deux cordons principaux se dégagent : le cordon récent, à 5 m au-dessus du niveau marin et le cordon ancien à 7 m (respectivement externe et interne

dans la topographie). Entre ces unités morphologiques holocènes s'intercalent un système de lagunes côtières (GUILCHER, 1954 ; BLIVI, 1993 ; ADAM, 1998).

Figure 2: Situation de la zone côtière du Ghana, du Togo et du Bénin

1.2.5 Hydrologie marine et la bathymétrie

1.2.5.1 Marées

Les marées le long de la côte du Bénin sont de type semi-diurne. Elles sont caractérisées par la présence de deux eaux hautes et de deux eaux basses chaque jour avec des amplitudes presque égales se succédant à des intervalles de 12 heures 30 minutes.

Les marées observées à Cotonou, à Keta, à Grand-Popo et à Lomé sont très semblables parce que les vagues de marée dans cette région se propagent le long d'une direction perpendiculaire aux traits de côte du Bénin et du Ghana avec un léger décalage de phase et d'amplitude entre ces différentes locations.

Le zéro Hydrographique (Z.H) au Bénin correspond théoriquement aux marées astronomiques les plus basses. Le Z.H. à Cotonou est de 0,535 m au-dessous du niveau de datum national du Bénin qui s'appelle le Zéro IGN (Institut Géographique National). Par conséquent, la relation entre ces références est Z(IGN) = ZH–0,535m. Le datum national du Ghana (NLD) et le Zéro IGN (Institut Géographique National) pour le Bénin sont identiques : (Ghana NLD = IGN du Bénin).

Le niveau moyen de la mer (MSL) à Cotonou est 0,93 m au-dessus du Z.H. (MSL= Z.H.

+0,93m).

Ici sont comparées les marées observées et prévues à Cotonou, à Kéta et à Lomé. Il a été démontré qu'une bonne corrélation existe entre ces marées. Les marées pour Cotonou sont basées sur des mesures et des tables de marées fournies par le port de Cotonou. Les données sont compilées et comparées à un modèle de prévision de marée obtenue auprès du Service Français Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM). Les marées à Lomé sont également prévues en utilisant le modèle de SHOM. Les marées à Kéta sont obtenues en utilisant le modèle de marée de Baird qui est basé sur des mesures pour déterminer les constituants de marée et le paquet Mike zéro de l'institut hydraulique de Damjh pour faire les prévisions. Les marées pour ces endroits sont données dans la figure 3 pour le 28 septembre 2002, qui correspondent aux mesures de vérification des marées au port de Cotonou, par des ingénieurs de Baird. (Groupe 2A3C, 2013 18-19pp)

Figure 3 : Prévision des marées à Cotonou, Lomé et Keta (journée du 28 septembre 2002) Source :(Groupe 2A3C, rapport final ; 2013 pp18)

Selon le livre blanc de l’ABE (1999), la période des marées au Bénin est d'environ 12 heures : c'est une marée semi-diurne. Les marnages extrêmes observés sont +1,95 m et –0,20 m, mais l'amplitude se situe généralement autour d'un mètre, soit une marée de type micro tidal (Davier, 1980) ; les effets de la marée sont d'autant plus importants que le marnage est élevé.

Les courants de marée sont généralement faibles sur la côte. Par contre, ils ont un effet déterminant sur l'évolution des débouchés lagunaires.

1.2.5.2 Bathymétrie et sédimentologie

 Profil bathymétrique

Les données sur l’estran et la shore face du littoral béninois sont anciennes et peu détaillées.

La bathymétrie de l’ensemble shore face et plateau continental sont connus grâce aux relevés bathymétriques réalisés par le SHOM et aux sondages ultrasoniques effectués par le BCEOM (1974). Ces travaux montrent que la pente globale de la shoreface est inférieure à 1° (moins de 2 %) entre 0 et -35 m et qu’entre -35 et -45 m, on note une légère rupture de pente (Fig.4).

Cette rupture de pente correspondrait d’après Sitarz (1960) à la limite entre la shoreface et le plateau continental. Ainsi, à partir des profondeurs voisines de -40 m commence le plateau continental, avec une pente régulière jusqu’aux profondeurs de -110 m où apparait le talus continental (BCEOM, 1974).

Sitarz (1960) a effectué des profils cross-shore à Ouidah et à Cotonou (Fig.5). Ces profils montrent l’existence d’une fosse et d’une barre sous-marine servant de limite entre l’estran et la shoreface. Par ailleurs, ces profils témoignent que la pente de la shoreface est d’abord de l’ordre de 3 - 4 % entre les profondeurs de -2 et -8 m, puis devient beaucoup plus douce au-delà (moins de 2 %).

Les calculs effectués par le L.C.H.F (1984) et l'observation des profils bathymétriques montrent que la limite extrême d'action de la houle doit se situer vers -10 à 11 m.

1.2.5.3 Houles et Vagues

La direction et le régime des houles sont liés à des tempêtes dans l'Atlantique sud (Guilcher, 1957 ; Davier, 1980 ; Anthony, 1990) et, accessoirement à des vents du Sud-ouest, surtout en saison humide (Mai à Septembre). Ils font apparaître deux saisons : l'une avec des houles de faibles hauteurs (0,5 à 1 m) d'Octobre-Novembre à Mai-Juin ; l'autre où, de Juin à Octobre, les hauteurs atteignent et dépassent 2 m. Les directions sont constantes et montrent une prédominance des directions S à SSW pour les premières houles, et SSW à SW pour les

Figure 4 : Bathymétrie et faciès sédimentaires de la plage sous-marine et du plateau continental béninois

Source : BCEOM, 1974

Figure 5 : Profil de l’estran et de la shoreface à Cotonou et à Ouidah Source : Sitarz, 1960 ; complété

secondes (Rossi, 1989). On peut considérer que la houle, facteur essentiel du transport des sédiments sur le littoral béninois, a une période comprise entre 10 s et 15 s avec une fréquence maximale de 11 – 12 s.

C’est pourquoi, la période allant d'Octobre-Novembre à Mai-Juin correspondant aux houles de faibles hauteurs est réputée “ période favorable à l’implantation des épis“.

1.2.5.4 Dérive littorale

L'obliquité de la houle au déferlement par rapport au rivage varie entre 4° et 9° avec une moyenne autour du 6°-7°. Elle entraîne une dérive littorale ou courant côtier ou encore

"rivière littorale" (entre la barre et l'estran) dirigée d'Ouest en Est, elle est responsable du transit littoral le long de la côte et draine 1.500.000 m³de sable de Lomé à Cotonou. Les sédiments sont en voie de tarissement, d’autant plus que la dynamique sédimentaire est de plus en plus perturbée par l’édification d’ouvrages qui immobilisent les sédiments en amont (port de Lomé et de Cotonou, barrage sur les fleuves Volta au Ghana, au Mono et au Togo, (LY, 1980).

Une telle quantité de sédiments dont la quasi-totalité est bloquée par les ouvrages portuaires entraîne un déficit à l’est de ces ouvrages ; étant donné que le mouvement des vagues s’effectue de l’ouest vers l’est. Vu la pédologie et la formation de la plaine côtière qui engendrent un littoral sableux, le mouvement continuel des vagues et l’absence de sédiments à drainer à l’est par la houle, il s’ensuit que la côte est prédisposée à l’érosion.

1.3 L'érosion du littoral dans le Golfe du Bénin

L'érosion du littoral dans le golfe du Bénin constitue de par la vitesse de recul du trait de côte et ses conséquences économiques et sociales un exemple exceptionnel. Exemplaire, ce phénomène l'est également au plan scientifique. En effet, de l’estuaire de la Volta au Nigéria, la côte à cordons littoraux constitue un géosystème dont l’équilibre dynamique a été gravement perturbé par des aménagements conçus ponctuellement, sans prise en compte de l'ensemble de leurs impacts sur l'environnement (Fig. 6).(ROSSI, 1989)

28 O C E A N A T L A N T I Q U E

Sable des cordons Nouakchotiens 1. Port de Lomé

2. Wharf de Kpémè

3. Port de Cotonou

Figure 6 : Carte de situation du golfe du Bénin

1.3.1

Les facteurs de la dynamique actuelle

De nombreuses observations et synthèses permettent d'avoir une idée relativement précise des données hydrologiques et sédimentologiques de cette portion de côte: (L.C.H.F. 1956,

NEDECO 1975, LACKNER 1983, Université du Bénin 1984, L.C.H.F. 1985, 1986).

1.3.1.1 Paramètres hydrologiques

 Agitation et Marée

La direction et le régime de l’agitation (fig. 7 et 8) sont liés à ceux des vents. Ils font apparaître deux saisons: l'une de houles de faible hauteur (0,4-0,5 m) d’octobre/novembre à mai/juin: l'autre où durant l'été, les hauteurs atteignent et dépassent 2m (fig 9). Les directions de la houle sont très constantes et montrent une prédominance des directions S et SSW en hiver et SSW à SW durant l'été; il existe donc une nette corrélation hauteur/direction (SITARZ, 1963). La dispersion des résultats concernant la période est plus forte, en particulier parce que les observations ne font pas toujours la différence entre houle et mer de vent. On peut, cependant, considérer que la houle, facteur essentiel du transport des sédiments, a une période comprise entre 10s et 15s avec une fréquence maximale autour de 11-12s. Les mers de vent ont des périodes de l'ordre de 4s à 6s. A la côte, l'obliquité de la houle au déferlement varie entre 4" et 9", avec une valeur moyenne autour de 6" - 7".

La marée est du type semi-diurne, avec une amplitude moyenne de 1m et une amplitude maximale de 1,40 m.

0 10 20km

Figure.7. Directions d'attaque des vagues.

Source : Rossi, 1989

Figure. 8. Hauteur des vagues Source : Rossi, 1989

--> période de r é c u r r e n c e ( a n n é e s )

--->

99.5 99 98 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 2 1 0,5 0,2 0,05 0,01

---> Fréquence de dépassement (%)

Figure 9 : Agitation à Lomé et à Cotonou. Fréquence de dépassement de la hauteur significative.

Source : Rossi, 1989

1.3.1.2Sédiments et leur transport a) Sédiments de la zone margino - littorale

La distribution des sédiments le long du littoral fait apparaître deux zones distinctes. De l'embouchure de la Volta aux environs de Lomé, on distingue deux bandes de granulométrie différente:

- sur l'estran, les sables sont moyens grossiers avec des diamètres médians compris titre 0,4 et 1 mm;

- à partir des fonds de - 4 m et jusqu'à la limite de nos prélèvements (-16 m) les sédiments sont très fins, les diamètres médians décroissent jusqu' à -8 m où, très groupés, ils se situent entre 0,08 et 0,125 mm, puis, vers le large, ils redeviennent un peu plus grossiers (d.50 = 0, 16/0,2 mm).

II semble que cette répartition, typique de la bordure du delta, soit liée à un talus d'accrétion sableux reposant sur des fonds sablo-limoneux. En avant de ce talus, se place une zone de dépôt concomitant de particules fines initialement mélangées aux sables. Cette interprétation parait confirmée par les profils bathymétriques qui montrent le talus sableux à pente de 10-12° se raccordant vers 8-10 m avec un angle net à des fonds à pente très faible de l'ordre de 0,2 à 0,3 %.

De Lomé, à l'extrémité Est du delta du Niger, au Nigéria, la distribution des sédiments est, globalement, homogène.

Sur l'estran et dans la zone de déferlement les diamètres médians des sables, bien triés, varient entre 0,4 et 1 m, avec une médiane voisine de 0,6 mm. Cependant, on remarque une nette augmentation des diamètres médians vers l'Est à partir de l'embouchure du Mono.

Sur les fonds jusqu'à -11/12 m il s'agit de sables fins, bien classés, dont les diamètres médians sont compris entre 0,2 et 0,3 mm. Là encore, à l'Est de l'embouchure du Mono, les diamètres médians varient brutalement, passant à 0,5-0,6 mm, certains échantillons étant constitués de sables très grossiers mêlés à des graviers.

Au delà des fonds de 12 m, on trouve des sables moyens à grossiers dont les diamètres médians, compris entre 0,4 et 1,5 mm, varient de façon importante d’un échantillon à l'autre sans que l'on puisse identifier une répartition longitudinale ou transversale logique (Fig. 10).

Les calculs effectués par le L.C.H.F (1984) et l'observation des profils bathymétriques montrent que la limite extrême d'action de la houle doit se situer vers -10 à 11 m. Dans ces conditions, compte tenu de la taille des sables par fonds supérieurs à 12 m, ces dépôts peuvent

être considérés comme fossiles, ou, du moins, subfossiles, si l'on tient compte des variations post-nouakchotiennes du niveau de la mer.

P o u r c e n t a g e cumulé

Figure 10 : Courbes granulométriques types.

Source : Rossi, 1989 b) Transport des sables

Par suite de l'obliquité de la houle par rapport à la direction de la côte, une puissante dérive littorale longe les plages de cette partie du golfe du Bénin. La capacité de transport a été calculée par (NEDECO, 1975), par LACKNER (1 983) et par le L.C.H.F. (1984). Tous ces calculs ne reposent malheureusement pas sur des campagnes suivies de mesures en nature, ce qui en limite la précision. Cependant, la capacité de transport estimée, est comprise entre 1 et 1,5 millions de m³/an, ce qui est énorme et explique l‘ampleur et la brutalité des réactions morpho-sédimentaires observées dès que l'on modifie l'équilibre dynamique existant (Rossi, 1989).

Mais il ne s'agit là que d'une moyenne annuelle approchée, la capacité de transport variant considérablement dans le temps en fonction des caractéristiques annuelles et saisonnières des houles, de leur cinétique, de leur angle d'incidence à la côte, et dans l'espace en fonction de la bathymétrie des fonds (concentration ou divergence d'orthogonales de houle), de la pente de la plage, et de l'orientation du trait de côte. On comprend que cette variabilité rend délicate l'estimation de la capacité de transport. Une variation de 10" de l'angle d'incidence de la houle conduit à un doublement de la capacité de transport, ce qui rend perplexe lorsque l'on sait la difficulté à mesurer cet angle à 10" près.

Il reste à estimer le volume annuel moyen du transit en observant l'engraissement à l'ouest de l’épi du port de Cotonou. Cette évaluation du volume nous permettra de faire une comparaison à la capacité de transport théorique maximale vu que l’engraissement est continu à l’ouest sur une longue distance de cet épi notamment depuis le port jusqu’à Fidjrossè-Plage.

Les calculs effectués (L.C.M.F. 1985) montrent que la quasi-totalité du transit annuel s'effectue entre +2m et -2 m avec un maximum autour de +0,30 m; 75 % de ces mouvements sédimentaires se faisant entre +0,80 et -0,50 m autrement dit dans le déferlement.

1.3.2 Impact des aménagements

Le géosystème côtier qui prend naissance au pôle d'apport de la Volta et se poursuit jusqu'au Nigéria, en équilibre dynamique sans doute depuis la régression post-nouakchottienne, subit un certain nombre de perturbations liées aux grands aménagements: barrage d'Akossombo, port de Lomé, barrage de Nangbéto, port de Cotonou

1.3.2.1

Rôle du barrage d'Akossombo

Terminé en 1961, le barrage d'Akossombo, situé en territoire ghanéen, était destiné à ravitailler toute la région en énergie hydro-électrique. Il fonctionne aujourd'hui au 1/3 de sa capacité. Créant un lac artificiel de près de 600 km de long au cœur du synclinal des grès du voltaïen, il a été construit sans étude d'impact. Le calcul montre que le barrage piège 95 % des transports solides et la totalité des sables en provenance du bassin-versant soit, annuellement, environ 3 millions de m³ de sables, le double de la capacité de transport de la dérive qui, de ce fait, devait se trouver, en moyenne, largement saturée (ROSSI 1989).

La sous-saturation de la dérive consécutive à sa mise en service a entraîné, d'après CHENG K. LY (1980), une très nette accélération de l'érosion de la côte à l'Est de l’embouchure. À Kéta même, cependant, la plage avait commencé à reculer au moins dès le

début du siècle avec le colmatage des bras deltaïques qui débouchaient autour de la ville, mais le phénomène était alors de faible ampleur, la vitesse d'érosion ayant, en moyenne, triplé depuis la construction du barrage.

1.3.2.2 Barrage de Nangbéto

Situé sur le fleuve Mono, à 180 km de son embouchure, le barrage de Nangbéto a été mis en service durant l'été 1987. L’étude d'impact que l'université du Bénin et le L.C.H.F. ont conduite 1985-86 a montré que la gestion des eaux du barrage allait provoquer un certain nombre de perturbations hydrologiques et sédimentologiques et, pour ce qui est de notre propos, les conséquences suivantes (Antony et ROSSI, 1989):

- l’arrêt par le barrage de la fourniture de sédiments entraînera après liquidation du stock actuellement en transit dans la vallée, soit en une quinzaine d'années, un déficit de 100.000 m³ (ROSSI, 1989) de sables à l’embouchure, (Bouche du Roy, 15 km à l'Est de Grand-Popo), ainsi qu'une forte instabilité de celle-ci.

- la modification du rapport débit/charge entraînant une plus grande agressivité vis-à-vis des fonds et des berges des phénomènes d'érosion localisés sont probables dans la vallée et il est possible que, par suite de la concentration des Iâchures de crues, le Mono retrouve son ancienne embouchure dans l'axe de sa vallée, c'est à dire au milieu de la ville de Grand-Popo.

Il n’est pas actuellement possible d'apprécier quelle sera l'influence exacte de cette disparition des apports du Mono, mais il est évident qu'elle ne pourra qu'aggraver la sous-saturation de la dérive et donc l'instabilité du trait de côte dans une zone où le cordon littoral est particulièrement étroit.

1.3.2.3 Port de Cotonou

Construit en 1961-62 il a été le premier des ports à accumulation de cette côte.

Contrairement à Lomé le recul à l’Est de l'ouvrage avait été prévu et deux épis, qui ont bien fonctionné, en place pour protéger sur 3000 m le débouché du système lagunaire et une partie de la ville. Le recul à l’Est du dernier épi (épi en L ou PLM) était prévu et admis. Il a été, de 1963 à 1988, de 650 m (25 m/an en moyenne), créant une crique du fait de la diffraction de la houle autour de l'ouvrage.

Ce recul impressionnant est dû au fait qu’à l’Est du port et des épis, le transit littoral est nul, pour une capacité de transport semblable à celle du Togo (L.C.H.F, 1983).

Ce recul a exhumé dans les années 1970, un premier beach-roch, un second, dont l'altitude est voisine du zéro, est en cours d'apparition et la vitesse de l'érosion a décru très sensiblement.

Cette situation serait sans conséquences si l’extension considérable et incontrôlée de la ville de Cotonou dans les années 80 ne s'était pas faite sur ces terrains ou, même l'Etat, en principe conscient du problème, a fait réaliser des lotissements. Cela va conduire à protéger la zone d’extension de la ville sur 5 à 6 km car Cotonou est une ville construite entre la mer et la lagune, ce qui pose avec acuité le problème des terrains constructibles.

1.4 Fonctionnement des ouvrages réalisés

Les épis de protection contre l’érosion côtière auront pour fonction fondamentale de protéger la partie de la côte située en amont du sens du transit littoral. Dans le cas du Bénin, ce transit s’effectuant d’Ouest en Est, les épis à construire protégeront la partie de la côte située à l’Ouest des ouvrages.

En cas de série d’épis, comme recommandé dans l’actuel projet, un équilibre dynamique est atteint dans chaque casier⁸ au bout d’un certain temps. Avant que cet équilibre ne soit atteint, la ligne de rivage pivote entre les deux points durs constitués par les deux épis qui délimitent le casier, le trait de côte tendant à devenir orthogonal à l’orientation de la crête des vagues. Ainsi, on assiste à une érosion à l’enracinement aval de l’épi situé à l’amont du transit (érosion à l’enracinement Est de l’épi limitant le casier à l’Ouest dans le cas du littoral béninois) et à un engraissement à l’enracinement amont de l’épi situé à l’aval. Il faut s’attendre alors à des érosions dans le casier avant l’établissement de l’équilibre dynamique. La position des ouvrages doit tenir compte de ce phénomène, afin que des infrastructures importantes ne se situent à l’Est immédiat du dernier épi.

Figure 11 : Principe de fonctionnement des épis Source : LHG Consultants, 2004

8Un casier, dans ce cas d’espèce, est un segment du littoral délimité par deux épis consécutifs

Par ailleurs la protection du littoral par des épis reporte le phénomène d’érosion sur le segment du littoral situé en aval par rapport au sens du transit littoral du dispositif de

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