Stations hydrométriques

Les installations des stations hydrométriques ont été réalisées sans aménagement majeur des sections dans l’optique d’instrumentations à bas coût, à court-terme et pouvant être déplacées facilement. Les stations hydrométriques ont presque systématiquement été installées au niveau de ponts, permettant de profiter d’un aménagement satisfaisant des sections.

- Le modèle CTD : permet la mesure à haute fréquence (jusqu’à 5 secondes) de la hauteur d’eau, de la température, de la conductivité spécifique et de la teneur en solide dissous. Ces sondes n’intègrent pas de module de télétransmission, les données doivent donc être collectées directement à la station.

- Le modèle ECOLOG 500 : permet la mesure à haute fréquence (jusqu’à 5 secondes) de la hauteur d’eau et de la température avec possibilité de mettre en place une télétransmission des données, intégrée à la station.

3.2.1 Détail d’une installation type

Une fois la section d’instrumentation définie, les mêmes étapes d’installation ont été suivies pour chacune des stations hydrométriques. Des adaptations liées aux caractéristiques de chacun des sites ont cependant été nécessaires. Voici un résumé des principales étapes pour l’installation d’une station hydrométrique :

1) Nettoyage de la section sur une largeur de quelques mètres en amont et en aval afin de créer une section propre, propice aux mesures de débits de qualité.

2) Une échelle limnimétrique est fixée sur une structure solide (e.g. mur en béton, profil métallique) permettant la lecture de niveau d’eau pour la gamme de variation du cours d’eau (informations recueillies auprès des riverains). Elle est couplée à la sonde de mesure afin de repérer les disfonctionnements dans l’enregistrement des valeurs de niveau d’eau.

3) Réalisation d’un profil topographique (niveau de chantier) au niveau de la section instrumentée en y intégrant la cote de l’échelle limnimétrique.

4) Installation de la sonde de mesure du niveau d’eau :

§ Protection par une gaine électrique du câble reliant le capteur à l’enregistreur. § Le capteur est protégé dans un tube PVC haute pression. Le tube PVC est percé à

plusieurs endroits pour permettre un équilibrage du niveau d’eau dans la gaine. § L’enregistreur est placé dans un tube PVC haute pression fermé par un bouchon

qui en condamne l’accès et le protège des intempéries.

§ Les liaisons entre les tubes PVC et la gaine sont assurées par des joints étanches. § La gaine et les tubes PVC sont fixés grâce à des colliers métalliques ancrés dans le

béton.

5) Lors de l’installation, le niveau d’eau indiqué par la sonde doit être calé sur la valeur du niveau d’eau lue au niveau de l’échelle limnimétrique.

6) Plusieurs profils topographiques en travers sont réalisés sur une cinquantaine de mètres en amont et en aval de la station.

7) Un profil topographique en long est réalisé sur une cinquantaine de mètres en amont et en aval lorsque les conditions de terrain le permettent.

8) On réalise une fiche de station qui est intégrée dans le cahier de station. Les diverses interventions sont notées dans ce cahier de station, permettant de conserver l’historique des problèmes survenus et les observations diverses concernant la station et son environnement. On fait particulièrement attention à l’état des batteries qui est à l’origine d’une majorité des lacunes dans les données.

La Figure 4.1 présente une installation type de station hydrométrique composée d’une sonde de type OTT CTD (Station S4 à Ecopark).

Figure 4.1. Installation type d’une station hydrométrique (une sonde OTT-CTD) déployée pendant la phase

d’instrumentation sur le bassin de la Méfou. La station représentée est la station S4-Ecopark, drainant 21 km² du bassin de la Biyeme.

3.2.2 Résumé des stations hydrométriques et des caractéristiques bassins drainés

Station S0 : Camwater

La station Camwater (Figure 4.2a) permet un contrôle du débit de sortie du réservoir du barrage Mopfou (Figure 4.2b). Le barrage contrôle une superficie de 70 km², le réservoir a une capacité de stockage initiale de 5 Mm³ (Figure 4.2c). Le barrage permet d’alimenter une partie de la ville de Yaoundé en eau potable à hauteur de 50 000 m³.j^-1. La surface contrôlée par le barrage est une zone principalement forestière (71%) avec des portions agricoles estimées à 25% (Figure 4.2d). La station Camwater a été installée lors de la 1ère phase d’instrumentation avec une mise en service en mars 2017. Un pluviomètre à relevé journalier a été installé lors de la 2^nde mission d’instrumentation au niveau du poste de garde du barrage (P-209) (mise en service en septembre 2017).

Figure 4.2. a) Vue générale de la section instrumentée de la station Camwater (vue depuis l'amont) (Alain Fezeu,

2017); b) Vue de la sortie de barrage Mopfou lors d’un lâchure d’eau dans la rivière Méfou (Moustapha Djangué, 2017) ; c) Réservoir contrôlé par le barrage Mopfou. ; d) Zones forestières et agricoles caractéristiques du sous-bassin drainé par la Méfou au niveau du barrage Mopfou.

Station S1 : Nkomassi

La station Nkomassi (Figure 4.3a) est située sur la partie amont de la Méfou à 7.5 km en aval de la sortie de barrage. Elle draine une superficie de 47 km² (excluant la superficie drainée par le barrage) dont le quartier Nkolbisson. Ce bassin présente une proportion importante de zones urbaines (36 %) (Figure 4.3b), mais également une grande surface agricole et enherbée (45 %) (Figure 4.3c) Les zones forestières ne représentent que 19 % de la superficie du bassin et son majoritairement situées dans la partie aval (Figure 4.3d) (n.b. estimations des occupations des sols réalisées à partir du produit ESA-CCI LC For Africa, et ce pour l’ensemble des bassins). Il s’agit d’un bassin plutôt urbanisé mais non saturé puisque d’importants développements ont toujours lieu dans les zones périphériques. Il comprend quelques reliefs importants mais aussi des zones de bas-fonds sujettes à des débordements répétés pendant les saisons des pluies. La station est installée au niveau d’un pont présentant une zone de déchets sur sa rive droite. L’installation de cette station a été réalisée lors de la 1ère phase d’instrumentation avec une mise en service en mars 2017. Un pluviographe (P-104) a été installé sur ce sous-bassin dans la concession du Centre de Recherches Hydrologiques (CRH), il est couplé avec un pluviomètre journalier (P-212). Un second pluviomètre journalier (P-203) a été installé proche de la station hydrométrique de Nkomassi. Pour cette station, 14 jaugeages ont été effectués jusqu’à une cote de 1.55 m correspondant à un débit de 5.70 m3.s-1.

Figure 4.3. a) Pont sur lequel la station Nkomassi a été installée (vue depuis la rive gauche); b) Zone urbaine du

quartier Nkolbisson (Alain Fezeu, 2019) ; c) Parcelles agricoles expérimentales de l’Institut de Recherche Agricole pour le Développement (IRAD) sur la partie aval du bassin drainé par la station Nkomassi; d) Rivière de la Méfou sur la partie aval du bassin drainée par la station Nkomassi.

Station S2 : Ecole de Guerre (EDG)

La station EDG (Figure 4.4a et Figure 4.4b) a été installée à 12.2 km en aval de la station Camwater au niveau d’une pile de pont. Elle draine une surface de 105 km² dont 58 km² en aval de la station Nkomassi, formant un bassin intermédiaire que nous appellerons « Nkom-EDG ». Ce bassin intermédiaire est très peu urbanisé (5 % de zone urbaine) et majoritairement à couvert forestier (65 %) et agricole (30 %). Le tributaire du Nga (Figure 4.4c) se jette en rive droite de la Mefou entre les stations Nkomassi et EDG, il a une surface de drainage de 51 km². Le bassin du Nga est caractérisé par des ODS agricoles et forestières (Figure 4.4d). L’installation de cette station a été réalisée lors de la 2^ème phase d’instrumentation, elle a été mise en service en septembre 2017. Un pluviomètre à relevé journalier (P-207) a été installé à proximité de la confluence entre le Nga et la Méfou. Pour cette station, 10 jaugeages ont été effectués jusqu’à une cote de 1.65 m correspondant à un débit de 9.50 m³.s^-1.

Figure 4.4.; a) Rivière de la Méfou au niveau de la station EDG en période de hautes eaux (vue depuis la rive

gauche) ; b) Rivière de la Méfou au niveau de la station EDG (vue vers l’aval) ; c) Mesure de débit sur le tributaire Nga (Alain Fezeu, 2018); d) Zone d’agroforesterie proche du tributaire Nga.

Station S3 : Canabois

La station Canabois (Figure 4.5a, b et c) est située à 18.2 km en aval de la station Camwater, elle draine une superficie totale de 120 km², dont 15 km² en aval de la station EDG formant un sous-bassin intermédiaire appelé « Cana-EDG » comprenant 26 % de surface forestière, 20 % de zones enherbées, 34 % de zones agricoles et 20 % de zones urbaines. Le cours d’eau sur ce bassin intermédiaire est caractérisé par des nombreuses zones de bas-fonds aux débordements récurrents. La station a été installée juste en amont de la confluence avec le tributaire Ossongoué (43 km²) (Figure 4.5d) qui draine une zone encore très naturelle (66 % de zone forestière et 33 % de zones agricoles et enherbées). La Figure 4.5d expose la différence de couleur majeure des eaux de la Méfou et d’Ossongoué après un événement pluvieux. L’Ossongoué drainant un bassin à dominance forestière a un aspect beaucoup plus sombre, caractéristique d’une forte teneur en matière organique. La station Canabois a été mise en service lors de la 1ère phase d’instrumentation (mars 2017). Un pluviographe (P-102) et un pluviomètre à relevé journalier (P-208) ont été installés proche de la station hydrométrique. Cette station hydrométrique et appareils pluviométriques associés ont été installés dans une concession privée (appelé « Canabois ») limitant fortement les risques de vandalisme. Pour cette station, 8 jaugeages ont été effectués jusqu’à une cote de 2.05 m correspondant à un débit de 9.70 m3.s-1.

Figure 4.5. a) Rivière de la Méfou au niveau de la station Canabois (vue vers l’amont) ; b) Mesure de débit au

niveau de la station Canabois en période de basses eaux (vue depuis la rive gauche) (Alain Fezeu, 2019); c) Mesure de débit à bord d’une embarcation au niveau de la station Canabois en période de hautes eaux (vue depuis la rive gauche) (Alain Fezeu, 2019) ; d) Confluence entre la rivière Méfou et le tributaire Ossongoué, située une cinquantaine de mètres en aval de la station Canabois.

Station S4 : Ecopark

La station Ecopark a été installée sur la rivière Biyeme (Figure 4.6), tributaire principal du bassin urbain du Mfoundi. La station draine une superficie de 21 km² intégrant des zones très fortement urbanisées (couverture de zone urbaine de 80 %, voir Figure 4.6a). La station a été installée au niveau d’un pont, sur un bief ou les débordements sont limités depuis l’aménagement du cours d’eau précédant nos travaux. Elle est localisée au niveau d’une zone piscicole (Figure 4.6b) en plein développement vers l’aval du bassin. La station a été installée en mars 2017 lors de la première phase d’instrumentation. Un pluviomètre (P-210) et un pluviographe (P-107) ont été installés proche de ce sous-bassin. Un petit barrage intermittent en fonction pendant les saisons sèches permet de stocker l’eau dans les bassins piscicoles. Pour cette station, 14 jaugeages ont été effectués jusqu’à une cote de 0.50 m correspondant à un débit de 3.70 m³.s^-1.

Figure 4.6. a) Vue aérienne (GoogleEarth 2017) du bassin drainé par la station Ecopark ; b) Zone piscicole proche

de la station Ecopark (https://ecoparkamer.com) ; c) Rivière Biyeme (vue depuis la rive gauche) et station Ecopark (Alain Fezeu, 2017) ; d) Rivière Biyeme en hautes eaux vue depuis la station Ecopark (vers l’aval) (Alain Fezeu, 2017).

Station S5 : Anga’a

La station Anga’a est localisée sur la rivière Anga’a, tributaire rive gauche de la Méfou (Figure 4.7), dont la confluence est localisée à 6.0 km de la station historique de Nsimalen (définissant l’exutoire à la Méfou pour notre d’étude). La station Anga’a est située à 2.9 km en aval de la confluence, et draine une superficie de 54 km², caractérisée par une couverture de zone urbaine de 40 %, de zone agricole et enherbée de 41 % et de 18 % de zone forestière. La rive droite de l’Anga’a est significativement plus urbanisée que la rive gauche du fait de sa position par rapport au centre de la zone urbaine. La station a été installée lors de la 2nde phase d’instrumentation (mise en service en septembre 2017) au niveau d’un ouvrage de franchissement à l’entrée de la ville de Yaoundé. La station a été fonctionnelle sur une courte période puisque les dernières mesures ont été enregistrées début décembre après un acte de vandalisme. Une chronique de trois mois est donc disponible pour cette station de mesure. Un pluviographe (P-106) et un pluviomètre (P-201) ont été installés sur la zone amont du bassin de l’Anga’a. Pour cette station, 10 jaugeages ont été effectués jusqu’à une cote de 0.98 m correspondant à un débit de 4.00 m³.s^-1.

Figure 4.7. a) Mesure de débit à la station Anga’a (vue depuis la rive gauche) ; b) Installation de la station

Anga’a (Leonel Yossa, 2017; c) Mesure topographique à la station Anga’a (David Badoga, 2017); d) Zone de débordement lors d’un événement pluvieux en amont de la station Anga’a (Alain Fezeu, 2017).

Station S6 : Nsimalen

Une station a été installée au niveau de la station historique à relevé journalier de Nsimalen sur la Méfou (Figure 4.8). Cette station draine une superficie de 351 km² (plus 70 km² contrôlés par le barrage). En amont de la station, est localisée une zone de bas-fonds importante avec des débordements récurrents. La station est située une centaine de mètres en amont d’un pont permettant l’accès à l’aéroport de Nsimalen depuis Yaoundé. Une analyse des précipitations, des débits et des relations pluies-débits à différentes échelles pour les données journalières historiques de ce bassin est présentée en Chap. 3, Sect. 4. Un pluviomètre (P-205) a été installé proche de la station hydrométrique ainsi qu’un pluviographe (P-105) à moins d’un kilomètre à l’est. La courbe de tarage de la station historique à Nsimalen a été remise à jour en 2006 dans le cadre des travaux de Apouamoun Yiagnigni (2006). La courbe de tarage existante présente 20 jaugeages avec une cote maximum à 2.02 m correspondant à un débit de 13.0 m³.s^-1.

Figure 4.8. a) Mesure de paramètres physico-chimiques au niveau de la station Nsimalen (hautes eaux et bassses

eaux) ; b) Rivière Méfou au niveau du pont situé en aval de la station (vu vers l’amont) (Perrine Branchet, 2016) ;

c) Rivière de la Méfou depuis la station Nsimalen en basses eaux (vue vers l’aval) ; d) Rivière de la Méfou depuis