Depuis le travail important ef‘fectu& pour la Monogdphie de l’Oubangui (Callt;de et (I/., 1992), 22 jaugeages ont été r&alis& par le Swvicc~ ( .‘ott1ttum tk I’Lt~~rs~ietl LI~S I~0ic.v A’cu~igohk:~ (SCEVN)
en collaboration avec I’ORSTOM et le projet PNUD/OMM. Aprés avoir présenté les barémes hydrologiques établis par Callkde et cl/.( 1992), ces nouvelles données sont utilisées pour mettre à jour les étalonnages de cette station de référence, servant à la description des fluctuations
hydroclimatiques du continent africain. A l’aide de ces nouveaus bart:mes, une nouvelle chronique des debits mensuels de l’Oubangui ti Bangui est donnée de 1935 ti 1994. Enfin, une estension de cette chronique à partir du début du si&& est proposée.
Ensuite, les variabilités hydrologiques de l’Oubangui ti Bangui au cours du XX”“”
siècle sont présenties à l’échelle annuelle puis mensuelle. L’état général des aquifères du bassin est discute en mCme temps que la nticessité d’un suivi continu desjaugeages de basses eaux pour le maintien de la navigabilitk de ce fleuve jusqu’à Bangui. Enfin, des conclusions sont tirées pour une gestion efficace dc ce fleuve.
LES
BAREMESD'E'~AL~NNAGEDEL'OUBANGC~IABANGUI
Une grande partie du travail prt:sentt; ci-dessous est issue d’un rapport publit: par la Direction de la Mét&orologie Centrafricaine (Wesselink et CI/., 1994). Nous invitons le lecteur à s’y reporte1 pour avoir des compléments d’information sur I’historique complet des études hydrologiques menées sur l’Oubangui à Bangui.
Avant de continuer, précisons quelques points de terminologie. Une cowhc ddulonnuge ou wrwhc! & /urup est la représentation graphique de la relation hauteur-dibit du cours d’eau. Le htw&~e est la représentation numérique de cette relation.
Bref historique des lectures limnimétriques à Bangui
Les observations joumaliéres de cotes limnim&iqucs ont Cté faites avec peu d’interruptions de mars 19 1 1 à octobre 1920, puis de façon ininterrompue à partir de 1935. Les quelques lectures effectuées de 1928 zi 1925, aprks 8 ans d’absence, sont trop peu nombreuses et trop irrCgulières pour pouvoir être véritiCes et ne peuvent donc être retenues. Bien que personne ne puisse affirmer avec certitude que le zéro d’échelle n’a pas ehan& depuis 1935, les lectures étant sans interruption depuis cette date, il est $rifié qu’il n’y a pas de discontinuités dans les lectures journalières de cotes. Par contre, en ce qui concerne les observations effectuées dc 19 1 1 a 1920, les incertitudes
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sur la position du zL:ro d’échcllc de I’Cpoquc sont trop nombreuses pour pouvoir dans un premier temps affirmer quoi que cc soit.
Rappel tics barèmes Êtablis par Call~tle et cd. (1992)
Dans la Monographie de l’Oubangui (Calléde ct u/., 1992), 5 barkmes dill?rents sont proposks pour la station de Bangui, de l’origine des observations en 19 1 I jusqu’en 199 1. Cet étalqnnage est effectuti à partir de 95 jaugeages qui ont été réalisés par I’ORSTOM de 195 1 à 1988, et depuis cette date soit par le SCEVN, soit par I’ORSTOM en collaboration avec le service hydrologique de la Direction Mktéorologique ccntrafïicaine. A l’exception des trks basses eaux, où un câble peut être tendu d’une rive à l’autre, la méthode du cercle hydrogaphique est de règle pour la réalisation desjaugeages. D’une façon générale, la vitesse moyenne de l’Oubangui (de l’ordre de 1 m/s) autorise l’emploi d’un saumon dc 25 kg sur un bateau Zodiac. Pour les jaugcagcs des cotes les plus importantes (le 6 novembre 1954 pour la cote 8 14 cm, et les 10 et 17 octobre 1969), un bateau plus grand et un saumon dc 100 kg ont dil être utilisk.
Calléde et (11. (1992) estiment que la première courbe d’étalonnage est valable pour toute la pkiodc 19 1 l-1963, bien qu’aucun jaugcagc n’ait étC cfkctuS avant 195 1. Les 5 courbes d’étalonnage se rejoigent à la cote 280 cm. Ainsi, pour Calkde et LI/. (1992), la station hydromktrique de Bangui est stable pour les moyennes et hautes eaux depuis l’origine des observations. Les barkmes n’ont changé que pour les basses eaux, c’est à dire .en dessous de la côte 280 cm. En basses caus, on observe une baisse de la courbe entre l’origine et 1971 : un comblement du lit est suggéri, car pour la même cote la rivikre conduit moins d’eau. De 1971 à nos jours, l’évolution s’inverse et Ic lit se creuse. En 1981, le barkme change encore à la côte 280 cm et confirme l’auto-drabwage progressif du lit du fleuve. Enfin, le dernier barème débutant en
1987 ne modifie le prècédent bar&-ne qu’à partir de la cote 30 cm.
Les modifications A apporter 6 I’ancicn barème ou l’évolution du lit fluvial depuis 1987 Depuis l’établissement des barkmes par Callkdc et CI/. ( l992), 22 jaugeages supplémentaires ont kté effectués et 2 jaugeages de 1990 ont été retrouvtk (Wessclink et u/., 1994). Ces jaugeages compris entre la cote 498 cm ct -072 cm, c’est à dire en moyennes et basses eaux, montrent une dérive des courbes d’étalonnage au cours du temps, surtout marquée cn basses eaux. Aussi, afin de comprendre la dynamique récente du lit de ce fleuve, tous Ics jaugeages effectués depuis 1985 sont repris. Et une nouvelle skquence de barkmes d’ctalonnage pour l’Oubangui à Bangui de l’origine des observations à nos jours est proposke (tableau 1).
Depuis 1975, les eaux du fleuve Oubangui à Bangui n’ont jamais dépassé la cote 640. Aussi la courbe d’étalonnage des hautes eaux (63O.:H<900 cm) établie par Callède et LI/. (1992) ne peut Gtre confirmée. Pour cet intewalle limnimétrique, le même barkme est donc utilisé de l’origine des observations en 19 1 1 à nosJours (tïg. 1).
En moyennes eaux (300<H<630 cm), les sept jaugeages supplémentaires etfectués en 199 I montrent une kgère baisse de la courbe d’étalonnage entre 1969 et 1989, de l’ordre de 200 m’/s pour des débits supérieurs à 4000 m’is (fig.2). Or I’inccrtitudc sur la mesure communément acceptke est de 5 à 10% La modilication est infkicurc à cçt kart ct nc peut donc ctre interprktec en tant que changement de configuration du lit fluvial. Par ailleurs, Ic nombre de jaugeages est insuffisant pour confirmer une descente progressive de la courbe pendant la pkriode mentionnée ci-dessus. Nous devons donc nous contenter de dates approximatives pour les limites de validité des deus barkmcs retenus. Bien C~LIC trois -iaugeagcs de 1978 semblent dkjjà annoncer un détarage
cl (Il. ( 1992) de I’originc àjuin 1989, considérant que Ic détriragc en rnoyenncs caus est effectif à partir de juillet 1989. Desjaugeages eflèctués en 1993 confirment l’actualité du nouveau barème.
la courbe d’étalonnage des basses çaus (- 1004 1400 cm) est évidcmnxnt beaucoup plus sensible aux *variations du Ii.1 fluvial. L’étude des 17 jaugeages supplémentaires etl’ectués depuis février 1991 confirment des variations annuelles importantes de la partie la plus basse de la courbe d’tMonnage (Wesselink et CI/., 1994). En reprenant tous les jaugeages effectués en basses eaux depuis l’origine, il apparaît que les courbes d’étalonnage s’Cclatent en iventail vers les très basses eaux (lïg.3). L’écart est maximal entre la courbe 1964-197 I et la courbe 1988-1989, donnant un bcart maximum de 360 m’/s pour respectivement des débits de 660 et 1020 m”/s, soit une différence de 65% ! Ces moditïcations sont largement supérieures à l’incertitude de mesures et sont donc suffisamment importantes pour pouvoir être décrites comme la conséquence de changements du lit fluvial. Globalement, il faut retenir que le lit du fleuve se comble après 1961 puis se creuse ;I partir de novembre 1971 pour rejoindre en 1977 le niveau de 1953 et atteindre son maximum de creusement en juin 1989. Ensuite la tendance se renverse et la courbe d’étalonnage se développe Iégéremcnt vers le bas, d’où nous supposons un léger comblement recent du ht mineur de l’Oubangui au niveau de la station hydrométrique de Bangui. En 1993, il a rejoint son niveau de 1987.
Il faut relativiser l’impact sur le bilan annuel des debits du tleuve de ces modifications de la courbe d’étalonnage dans les très basses eaux. En effet, cet écart masimum enregistré entre les deux courbes d’étalonnage extrêmes de basses eaux ne reprksentent qu’une erreur de 10% sur le calcul du débit annuel. Ces modifications sont donc nti~liwables pour I’Ctablisscment de la c b chronique interannuelle des dtibits annuels du fleuve.
b’OLUTlON DES DEBITS ANNUELS DE L’OUBANGUI ,411 COURS DU ?iX” SIECLE Le calage du zéro tic I’échellc limnirnétrique
Depuis mars 1935, les lectures limnimétriques sont ininterrompues. Les débits moyens mensuels ct annucls sont calcul& A partir dc ccttc date A l’aide des bartimcs dCcrits ci-dessus. Entre 191 1 et 1920, des lectures ont CtC làitcs mais l’altitude du zéro de l’échelle limnimétrique est incertaine (Wesselink et (II., 1994). En effet, l’historique permet d’envisager deus hypothèses :
* prcwzich /IJ~x~/~Ac~ : le zéro de l’échelle est resté inchangé depuis l’origine des observations (hypothCse retenue par Callède et tri., 1992) ;
* I/~ILv~~~I~~ /7ypo/l7;‘.w : le z&o de l’échelle en 19 12 était un mètre plus haut que le zero actuel (hypothtise possible au vue’ de I’historique). Les hauteurs lues doivent donc dans ce cas, être réactualisées en ajoutant 100 cm A chaque observation.
Selon la deusikme hypothèse, les 3 seules années complètes ( 19 16 et 19 17) seraient les 2 années les plus humides de toute la série des observations de l’Oubangui à Bangui. Par contre, selon ia premit:re hypoth& les modules annuels de 19 16 et 1917 seraient respectiverncnt au rang 5 et 8 de la chronique complète observée. D’autre part, si on s’int&esse au minirnum mensuel, les minimums mensuels calculés à partir de la deuxième hypothkse semblent escessifs.
Seul le fleuve Congo ti Brwzaville possède des observations suf?ïsarnment anciennes pour permettre la comparaison avec les obsenations faites sur l’Oubangui à Bangui en début de ce siècle (Bricquet, 1995 ; Laraque et Olivry, 1995). Les rangs des maximums mensuels des années 191 l-1920 de la série de Br‘azaville correspondent à la série de Bangui reconstituée selon I’hypoth&e 1. En effet, selon l’hypothèse 1, seules Ics années 1914, 1916, et 19 17 se trouvent parmi les 16 premi&-es arinL;cs a plus forte hydraulicitL; dans la série compl& d’observation, tout
comme Ic Congo ri I3ra~~~rvillc. l%r contre, 5 sur Ics 6 annccs concernccs SC situcrit parmi Ics 16 prcmièrcs annces à forte IiydraulicitL: scion i’iiypothése 2, ce qui scmblc esccssif
Enfin, la comparaison dc i’evolution des hydraulicitcs dc I’Oubang~i r’r i3angui avec celles du Congo a Draziavilic en utilisant comme variablc d’hydrauiicitc une variablc centrée reduite, montre que sur la pcriodc obscrvéc 1935 1994 Ics fluctuations intcrannuellcs dc l’Oubangui suivent celles du Congo (fig. 4 ), Cette figure montre que le trace des debits annuels de 1914 a
19 18 reconstitues selon i‘hypothesc I confirme la validite dc ccttc hypothesc.
Aussi, devant cc hrisceau dc prcsomptions fàvorabies à i’hypothcsc i , nous retiendrons que Ic zcro de i’échcllc iimnimctriquc dc l’Oubangui à l3angui est rcstc inchangc depuis 191 1.
hypothèse retenue par Caiiède et ul. ( 1992). Comme pour ics années 1930, nous étendons la validité du barème des années 1950 aux années 1910. cc qui permet d’utiliser les lectures des anntks 1912, 1914 et de 1916A 1920.
,
Chronique ccntcnnalc des débits annuels de l’Oubangui
Finalement, nous possédons les debits annuels de I ‘Oubangui sur les pkiodes 19 14-l 9 18 et 1936- 1994 (tableau 2). La concordance dc i’cvolution intcrannuellc des hydraulicitcs du Congo et de l’Oubangui dejà note ci-dessus permet de proposer une reconstitution des débits annuels de l’Oubangui de 1902 a 1913 et de 19 19 à 3935. Cependant, ii faut noter que la régression linéaire utilisée n’est pas aussi satisfaisante (li’=O,55 / n=63) que pouvait le laisser penser la figure 4. En fait, avant 1959, la courbe d’évolution de la variable centrée réduite de l’Oubangui à Bangui est Iegèrement supérieure a celle du Congo, alors que les deus courbes se superposent relativement bien depuis cette date. Ainsi, ic trace de la population totale des couples de débits Congo/Oubangui met en évidence deus nuages de points distincts (fig. 5). Une première sous- population correspond aux années 1914-59 avec un coefiïcient de correlation linéaire non significatif; la seconde sous-population correspond aux annccs 1960-95 avec un c.oeffkient de corrélation linéaire trcs satisfaisante. Les tests effectues ont montre que le chois de l‘une ou l’autre régression linéaire avait peu d’effet sur le calcul final des débits interannuels. Nous avons donc préfere utiliser la rcgression lineaire concernant I’ensembie du nuage de points. Cependant, aucune explication n’a pu êtrc trouvée à cette discordance du comportement relatif des débits des tleuves Oubangui et Congo notée autour de 1960.
Les nouvelles statistiques hydrologiques pour l’aménagement du fleuve
Le tableau 2 donne la chronique dc débits mensuels ctablie à partir des iecturcs iimnimétriques journalicres effectuees. Le débit annuel moyen dc l’Oubangui à Bangui pour la période observée
1935-1994 est de 3920 IY?/S, avec des débits mensuels extrêmes moyens de 880 m’is en mars et 5820 m7/s en octobre. En considérant les années observées de 19 1 1 j-1920, Ic debit annuel moyen observée est alors de 3990 m’is. L’hydrauiicité annueilc maximale est de 6 1 10 m’is en 1969 et la minimale de 2 i 20 mi/s en 1990. La crue maximale a éte observée en octobre 19 16 avec un débit de 15800 m’/s et l’étiage maximal a eu lieu en avril 1990 avec 227 m~‘/s, soit 4 fois moins que la moyenne interannuelle des débits d’étiage calculée sur la pcriode observée de 19 il à 1994.
La loi dc probabilitc utilisee pour la dctermination des trucs caracteristiques de I‘Oubangur a Bangui est une loi de Jenkinson. La crue décennaie est de 12450 m’/s et la centenaie de 14200 m’k. Aussi, In crue enregistrèe en octobre 19 16 est bien la crue du siccle !
valeur iimitc ccntcnnalc et que d’autre part, la plupart des ctiagcs depuis 1983 est infcricure a in valeur limite décennaie (7 sur 12).
Enfin, en ajoutant les débits annuels reconstitues depuis 1902 à la chronique observée, le dcbit moyen annuel dc l’Oubangui à Bangui est trcs icgkmcnt augmcntc. Ii s-ctabiit alors a 4000 m”!s 1800.
VariabilitC interannuelle des débits dc l’Oubangui ct phases climatiques en Afrique Centrale
Depuis 1935, la chronique des débits moyens annuels dc l’Oubangui a Bangui montre une tendance à la baisse (fig. 6). En fait, une cassure apparaît au début des années 70 séparant nettement la chronique compiétc en deus sous-populations. En effet, depuis 1970, à l’exception de trois années (1975, 1980 et 198 l), toutes les années sont en-dessous de la moyenne. Le minimum annuel est atteint en 1990. Par contre, avant 1970, ii n’v a que cinq années en-dessous de la moyenne : 1943, 1944, 195 1, 1952 et 1953. En dressant la liste des dis modules annuels les plus faibles, ii apparait que deus ont ctc obscrvcs au dcbut des annces 1970 ct huit aprcs 1983.
On obtient les mêmes résultats pour les débits mensuels estremes. Pour les débits mensuels minimums, sur les dis plus petites valeurs, une est observée en 1974 et neuf après 1985.
Pour les débits mcnsueis maximums, seules deus des dis valeurs les plus petites sont observées
avant 1983.
Les tendances linéaires calculées entre 1936 et 1994, donnent une diminution de -37%
pour les débits annuels, de -369; pour les débits mensuels de crue et de -60% pour les débits mensuels d’étiage. Le coefficient de variation des débits annuels est de 9% seulement autour
de la
tendance linéaire, au lieu de 2Z” 10 autour de la moyenne. La forte variation du débit moyen annuel annoncée sur l’ensemble de la chronique observée est donc, pour une part importante, liée à un changement abrupt de la moyenne au sein de la série du fait de la forte sécheresse entamée dés le début des annces 1970 (Demaréc ct Nicolis, 1990).Pour l‘ensemble de la region Afrique Centrale, on retrouve les memes tluctuations de I’hydrauiicité depuis ics années 1950, même si dans le detaii, ii peut exister quelques différences sous-régionales (Wesseiink et nl., 1995). Par exemple, avant 1950, l’Oubangui montre des hydraulicités excédentaires que l’on ne retrouve pas sur le Congo à Brazzaville (fig. 4).
Cependant, ii n’est plus à douter du caracterc Siobai de la séchercssc des années 1970, démontrée par de nombreux auteurs sur l’ensemble de l’Afrique de l’Ouest et Centrale (Faure & Gae, 1981 ; Lamb, 1983 ; Sircouion, 1985 ; Carbonnei et CI/., 1957 ; Nicholson, 1989 : Mahé R: Oiivry, 1991;
I-Iuime, 1992 ; Janicot, 1993 ; Mahé et ul., 1995). Ce changement climatique majeur a induit une rupture nette dans la chronique des débits annuels de ce siécie de l’Oubangui à Bangui (fig. 6).
L‘intensité de cette sécheresse s’est accentuée dans l’ensemble de la région Afrique Centrale depuis 1983 (Oiivry et u/., 1993 ; Laraque et Oiivry, i 995). Cela est plus marquce dans le bassin de l’Oubangui que par ailleurs, du fait de l’influence prédominante des masses d’air sèches
liées à
l’anticyclone continental de Libye dans la partie nord du bassin du Conso (Mahé, 1993).L’analyse graphique de l’évolution de la chronique des débits annucis de l’Oubangui
à Bangui
(fig.0) montre une série de phases sèches ct humides de faible amplitude jusqu’en 1954. Les débits annuels ont pour cette première moitic du siecie une Evolution cyciiquc de faible amplitude autour d’une moyenne inter-annuelle de 4 180 m’/s avec une période de retour dc l‘ordre de 25 ans.On retiendra I’esistencc d’une petite phase sechc au debut du siecle en 1901- 1907, 19 I8- 19 19 puis en 1937-1934 et en 1950-1954. A l’oppose, quatre petites phases humides existent en 19 i l-
1917, 1930-1936, 1935-1941 et 1946-1948.
lkxtitc, la phase la plus hutnidc du siklc dut-c 15 ans, dc 1955 a
1970
; la moyenne interannuellc est alors dc 47 10 m’/s.Hic est suivic dc la phase climatique actucllc, la plus skhc du siklc. Coiiimc cela a dtj;i
été dit ci-dessus, Ic passage cntrc la phase humide des anntics 1960 et la phase skhc acluclle est marquk par une rupture nette. En deus ans, on passe dc l’année la plus humide du sikle (1969
avec 6
1 10 m’/s) ii une des années Ics plus sCchcs du siklc ( 197 I avec 2960 m’/s). Lc paroxysme de cette phase skche est obscrv~c en 1990 avec 2 120 m”/s. II Uaut noter à I’intkricur dc cette phase sèche d’ensemble, LIIK petite phase de sCchcrcsse moins prononcke entre 1974 et 198 1. Depuis197 1, le dPbit moyen interannuel est 3 140 m3/s.
La figure 7 propose le dkoupage de la chronique des debits de l’Oubangui A Bangui en débits dëccnnaus. Cela met en évidence l’opposition nette entre une phase moycnne’stable avant 1959 se finissant par une phase trCs humide dans les annks 1960, et une phase skche en décroissance continue depuis les années 1970. En efkt, il est remarquable de constater la stabilité des débits dtknnaus de 1900 à 1959, autour de 4000 m3/s. La dtkennie 1960 est largement esckdentaire, et depuis cette date les dkbits ne cessent de diminuer, La demi-décennie actuelle, 1990-1995, est la décennie la plus déficitaire du siècle avec un débit moyen annuel de seulement 2830 m’/s !
Evolution en fonction de la pluviosité
On ne pourrait être complet dans cette c’tude sans évoquer rapidement le rôle de la pluviosité sur la variabilité des débits dc l’Oubangui. En moyenne Interannuelle, le bassin versant de l’Oubangui ne restitue que 17% de la pluviomt;trie moyenne reçue (Franquin et tri., l9S8 ; Mahk,
1993 ; Feizourk, 1994 ; Mettin, 1995).
Depuis 195 1, la lame d’eau précipitcie moyenne annuelle est de 1450 mm/an (Orange et tri., 1995). L’analvsc statistique dc ccttc chronique (Wcssclink et u/., 1993) monlrc l’existence d’une rupture nette en 1967 entre une phase humide et LI~C phase sèche, soit trois anntks avant celle enregistrke sur la chronique des débits. Il semble logique que la diminution de la pluviosité ait mis quelques anntics a\.ant dc se traduire dans I’Êvolution des dL;bits. Par ailleurs, l’irrégularité interannuelle des pluies est plus importante que celle des débits. On voit là l’intervention de l’effet mL;moire du bassin, qui se traduit pour les débits annuels par une irrtigularitk interannuelle moindre et par des cycles de période plus longue.
Enfin, les débits dc l’Oubangui a Bangui semblent beaucoup plus influencés par le régime pluviomélrique de la zone climatique soudano-guinkennc que par celui de la zone guinéenne ftirestiére. On enregistre un dkcalagc dc deux mois entre le pic de la lame d’eau précipitée et celui de la lame d’eau écouke (Feizourk, 1994 ; Mettin, 1995).
FONCTIONNEMENTHYDROLOGIQUEACTUELD~J FLEUVE
Evolution dc la forme tic I’hytlrogrammc annuel tic l’OubanguiAfin de voir les conskquences éventuelles de cette baisse d’hydraulicité sur la forme de l’hydrogamme annuel, le comportement des cinq variables sutvantes a été étudié :
- ( 1) la date du dcbut de la montée de la crut, lixk à la date air les dkbits recommencent ë augmenter ;
- (4) le debit d’etiagc, ~II est Ic debit nlinilnulnlnJo~~r-nalicr dc I’nnn&z.
- (5) le debit de crut, qui est le debit maximum journalier dc l’annec.
I.a chute d’hydraulicitc dc l’Oubangui depuis 197 I n’a pas modifk la date d‘arrivk dc la crue ni la durGe moyenne de la crue (tabfcau 3). IIIe arrive toujours lin avril ct dure presque cinq mois. II y a donc écrêtement de la crut annuelle et non raccourcissement de sa durée comme cela a été observee sur d’autres fleuves tropicaux (Olivry, 1993).
Par contre, l’amplitude relative de la crue a augmenté depuis les années 1950.
Par contre, l’amplitude relative de la crue a augmenté depuis les années 1950.