Monographie hydrologique du fleuve Sénégal

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Monographie hydrologique du fleuve

Sénégal

Jean-Claude Bader

De l’origine des mesures

jusqu’en 2011

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Monographie hydrologique

du fleuve Sénégal

De l’origine des mesures jusqu’en 2011

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Monographie hydrologique

du fleuve Sénégal

De l’origine des mesures jusqu’en 2011

Éditeur scientifique Jean-Claude Bader

Cet ouvrage (livret et CD-ROM) a été publié avec le soutien de l'UMR G-EAU

(Gestion de l'eau, acteurs et usages).

IRD Éditions

Institut de recherche pour le développement Marseille, 2014

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Coordination, fabrication Sylvie Hart

Maquette de couverture Michelle Saint-Léger

Maquette intérieure et mise en page Aline Lugand – Gris Souris

Duplication CD-ROM et interactivité Digital services/Poisson soluble

Sauf mention particulière, toutes les photos sont de l’auteur.

Photo de couverture

La loi du 1er juillet 1992 (code de la propriété intellectuelle, première partie) n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article L. 122-5, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans le but d’exemple ou d’illustration,

« toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa 1^erde l’article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon passible des peines prévues au titre III de la loi précitée.

ISBN : 978-2-7099-1885-5

MonographiehydrologiquedufleuveSénégal

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Sommaire

Les auteurs . . . 6

Préfaces. . . 7

Historique et objectif du projet . . . 17

Facteurs conditionnels du régime. . . 21

n

Caractères physiques du bassin versant . . . 21

n

Facteurs climatiques. . . 25

n

Facteurs anthropiques. . . 27

Les données d’observations hydrométriques . . . 33

n

Observations hydrométriques. . . 33

Analyse hydrologique : régimes d’écoulement naturel et artificialisé . . . 41

n

Étude du tarissement . . . 41

n

Étude de la propagation des écoulements . . 43

n

Obtention de séries chronologiques complètes. . . 49

n

Analyse des régimes d’écoulement. . . 53 Monographie . . . CD-ROM

Le CD-ROM regroupe la monographie hydrologique complète et la version numérique du livret.

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Les auteurs

Jean-Claude Bader(éditeur scientifique), hydrologue Institut de recherche pour le développement

Centre de Montpellier jean-claude.bader@ird.fr

Sébastien Cauchy, chef de projet Société du canal de Provence

et d’aménagement de la région provençale Aix-en-Provence

Sebastien.cauchy@canal-de-provence.com Loïc Duffar, hydrologue

Société du canal de Provence

loic.duffar@canal-de-provence.com Philippe Saura, ingénieur hydraulicien Société du canal de Provence

Philippe.Saura @canal-de-provence.com

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Préfaces

Kabiné Komara Ancien Premier ministre de Guinée

Haut Commissaire de l’OMVS C’est à travers la gestion transfrontalière réussie du bassin du fleuve Sénégal qu’il faut louer le mérite de nos dirigeants d’avoir eu l’idée de s’unir autour d’un pacte de solidarité au service des populations des pays membres, pour créer ce merveilleux instrument de coopération sous-régionale qu’est l’Organisation pour la mise en valeur du fleuve Sénégal (OMVS).

À sa création en 1972, l’OMVS a mis en place les éléments fondateurs de sa cohésion et de ses succès. Ces éléments sont à la fois institutionnels, juridiques, techniques et écono- miques. Avec un cadre institutionnel et juridique novateur, l’OMVS a su bâtir une œuvre originale fondée sur la concer- tation, la solidarité et l’équité. Pour en arriver là, il a fallu cependant mettre en place les bases d’une confiance fondée sur transparence adossée à des éclairages techniques et scientifiques. C’est ce qui explique le choix de l’Organisation de se doter de tout un ensemble d’outils techniques de gestion concertée et solidaire de la ressource en eau.

L’OMVS a été appuyée dans cet exercice par des partenaires techniques de haut niveau dont l’Institut de recherche pour le développement (IRD ex Orstom) qui, en 1974, a réalisé la première « Monographie du fleuve Sénégal ». Ouvrage capital et utile ayant servi à tracer les contours du bassin, à calculer des superficies, à enrichir des recherches, à faire connaître le bassin. Cette première édition a permis de compiler les

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résultats de toutes les études hydrologiques antérieures, y compris ceux relatifs à l’étude de pré investissement des années 1970, pour la régularisation du fleuve Sénégal.

De 1974 à nos jours se sont écoulées quatre décennies, témoins d’autant d’activités diversifiées. Sans être dépassée, cette « Monographie » mérite tout de même d’être actualisée.

Ce besoin, longtemps exprimé par la Commission permanente des eaux, s’est réalisé suite à une décision du Conseil des ministres de l’OMVS.

La présente monographie est faite dans un bassin versant modifié par rapport à celui qui a été parcouru par les auteurs de la première monographie.

En effet, de 1974 à nos jours, le bassin a vu s’édifier trois ouvrages majeurs :

n un barrage anti-sel à Diama dont l’impact immédiat est d’empêcher la remontée de la langue salée dans le cours principal du fleuve avec ses conséquences sur l’hydraulicité et le fonctionnement des dépressions associées, sur l’agriculture irriguée et de décrue, sur l’alimentation en eau des populations, sur l’alimentation en eau des zones humides, etc ;

n un barrage hydroélectrique à buts multiples à Manantali (200 MW de puissance installée) dont les effets sur la régu- larisation du débit du fleuve sont importants ; sa retenue d’environ 11 milliards de m³fait désormais partie du décor du bassin ;

n un barrage au fil de l’eau à Félou (59 MW de puissance installée) est en service depuis 2013.

La gestion concertée des deux premiers barrages peut permettre l’irrigation de 375 000 ha et la navigation sur 905 km, entre Saint-Louis du Sénégal située à l’embouchure du fleuve et Ambidédi au Mali à 40 km à l’aval de Kayes.

Suite à la réalisation de ces ouvrages, le bassin a connu d’importantes transformations hydrologiques mais aussi

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environnementales et socio-économiques. En somme, le bassin versant du fleuve Sénégal a profondément changé avec les aménagements précités.

Il le sera davantage quand l’OMVS réussira à réaliser les barrages de Gourbassi sur la Falémé, de Koukoutamba, Boureya et Balasa sur le Bafing et de Badoumbé et Boundoufora sur le Bakoye.

Et encore plus radicalement, quand l’OMVS finira l’exécution du projet de Système intégré de transport multimodal (Sitram). Ainsi, le chenal navigable sera aménagé entre Saint-Louis au Sénégal et Ambidédi au Mali. Un port fluvio- maritime sera édifié à Saint-Louis et un port fluvial à Ambidédi. L’aménagement d’escales portuaires s’effectuera le long du chenal navigable. C’est dire que le bassin présentera une autre image.

Et enfin, avec les changements climatiques qui modifient les paysages du monde entier, il s’avère utile de prévoir d’autres modifications qui, à terme, exigeront des remises en cause, des actions et des ajouts. Tout cela exigera d’autres actualisations qui vont renforcer la base de connaissances du bassin.

Cette monographie que nous mettons à la disposition des lecteurs est un document descriptif d’un milieu aux modifications physiques et anthropiques rapides et notoires. Il a eu le mérite de tenir compte de cette dynamique. Il a aussi su profiter des mutations technologiques (techniques spa- tiales par exemple) en matière de suivi des ressources en eau. Il contient des informations hydrologiques capitales pour la conduite des études complémentaires des futurs ouvrages et pour l’aménagement équilibré des territoires du bassin.

Il me revient de féliciter tous ceux qui ont participé à sa réalisation et de remercier : la Banque mondiale qui a assuré le financement, l’IRD pour son appui constant qui a abouti

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à la diffusion de cette nouvelle édition et les cadres du Haut Commissariat qui ont assuré la coordination de l’étude d’actualisation.

À tous ceux qui souhaitent mieux connaître ce bassin, espace de brassage culturel et d’intégration, cet ouvrage reste un outil indispensable pour vous.

Je vous remercie.

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La nature transfrontalière du fleuve Sénégal rend indispensable l’obtention de données hydrologiques fiables pour une gestion durable des ressources en eaux de son bassin versant.

C’est dans ce contexte que doit être examinée la mise à jour de l’abondante documentation hydrologique accumulée sur le bassin de ce cours d’eau depuis le début du XX^esiècle. Ce travail a permis d’actualiser la monographie hydrologique du fleuve Sénégal éditée en 1974, qui continue d’être considérée comme un ouvrage de référence sur l’hydrologie de surface dans le bassin du fleuve.

Les données scientifiques, mines d’informations substantielles que l’on retrouve dans cette monographie, sont d’autant plus importantes que l’ensemble du bassin a subi depuis quelques deux à trois décennies des transformations fondamentales.

Le fleuve Sénégal en lui-même est une ressource importante pour la majorité de la population rurale qui augmente très rapidement, car il alimente les modes de vie agricole et pastoral mais aussi piscicole. Au-delà de ces aspects, il importe de souligner le rôle du fleuve Sénégal – en particulier depuis la construction des barrages de Manantali (en amont) et de Diama (en aval) – dans le domaine de l’irrigation (où les bénéfices n’ont pas été acquis sans des coûts écologiques et humains importants), dans le domaine de la production hydroélectrique ainsi que dans la gestion des zones humides et des zones lacustres – Lac de Guiers y inclus – tout le long du fleuve, mais aussi en aval dans le Djoudj et le Diawling.

De nombreuses modifications ont eu lieu avec la construction des barrages, qui ont participé aux changements des caracté-

E. Salif Diop Professeur titulaire des Universités Membre de l’Académie nationale des sciences et techniques

du Sénégal (ANSTS) Membre de l’Académie africaine des sciences (AAS) Membre de l’Académie mondiale des sciences pour l’avancement

des sciences dans les pays en développement (TWAS).

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ristiques hydrologiques naturelles du cours d’eau et du delta du fleuve Sénégal, dans un environnement semi-aride qui a lui-même subi de fortes variabilités au plan climatique notamment. Cette variabilité a affecté l’ensemble du bassin versant, caractérisé par des écosystèmes très différenciés suivant la direction nord-sud. Durant les grandes sécheresses des années 1970 et 1980, la répartition des précipitations s’est déplacée vers le sud de plusieurs dizaines, voire centaines de kilomètres.

Ce sont toutes ces données nouvelles obtenues grâce à des méthodes mieux élaborées et plus performantes – en particulier pour analyser la propagation des écoulements et modéliser les étalonnages, y compris l’utilisation d’une cartographie par images satellitaires – dont la nouvelle monographie hydrologique du fleuve Sénégal fait état dans cette publication.

Le contexte socio-économique pour l’accès à l’eau en Afrique est délicat avec une croissance démographique marquée et une demande en eau qui ne cesse de croître. Une planification et une gestion rigoureuse et équilibrée sont donc indispensables, d’autant plus que de multiples secteurs économiques, et non des moindres, doivent aussi être pris en compte, tels que les industries, le tourisme, l’agriculture, mais aussi la navigation pour le cas du fleuve Sénégal.

La particularité et la sensibilité du bassin du fleuve Sénégal sont telles que l’on est en présence d’un bassin fluvial trans- frontalier dans une région qui a été affectée et continue d’être affectée par des sécheresses récurrentes. Or, on sait que l’eau constitue l’une des ressources les mieux partagées sur la planète et qu’elle est vitale pour la survie humaine.

Elle a la capacité d’unir les peuples et les États qui partagent les mêmes sources d’eaux, même s’il est devenu de plus en plus courant, dans les médias, que l’on évoque plutôt les questions de conflits autour de cette ressource. Certes, le

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potentiel de conflits sur les ressources en eaux partagées est réel, mais ce n’est sûrement pas la norme, et il est important que les pays qui partagent les mêmes bassins transfrontaliers arrivent à des accords solides afin de gérer de manière durable leurs ressources en eaux, notamment par des mécanismes concertés de consultation et de coopération qui, pour la plupart, aboutissent à des accords régionaux ou internationaux, comme c’est le cas de l’Organisation pour la mise en valeur du fleuve Sénégal (OMVS).

D’innombrables traités, accords et conventions ont été signés par les peuples et par les États à travers l’histoire. Certains ont porté sur la navigation ou sur la démarcation des frontières le long des rivières et des lacs… Dès l’aube de l’hydroélectricité et de l’irrigation à grande échelle, développées notamment durant le XX^esiècle, l’objet de ces négociations était, pour la plupart, de conclure des traités focalisés en général sur l’utilisation, le développement, la protection et la conservation des ressources en eaux partagées. Même si les questions nécessitant des négociations et des accords entre les États sont très complexes, la pratique demeure la recherche de solutions négociées qui, somme toute, constitue la norme.

L’Organisation pour la mise en valeur du fleuve Sénégal sert encore une fois d’exemple en la matière.

L’eau, dont la caractéristique est de se mouvoir rapidement en surface et plus lentement en sous-sol, est une ressource matérielle qui, à la différence de beaucoup d’autres, est décou- plée de la géographie politique. « Elle fait fi des frontières qu’elle franchit sans passeport », rappellent Kevin WATKINS

et Arunabha GHOSHdans le rapport sur le Développement humain publié en 2006 par le Pnud. Elle est donc avant tout une ressource partagée qui nécessite une gestion trans- frontalière commune. Les pays partageant l’eau d’un même bassin sont « condamnés » à coopérer s’ils ne veulent pas se battre pour en avoir le contrôle.

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Ce sont non seulement les États qui sont en concurrence pour l’usage de l’eau, mais encore, dans ces mêmes États, les différents secteurs de l’économie (industrie, agriculture, usage domestique). La bonne entente entre les pays en amont (qui contrôlent les sources) et ceux situés en aval (qui reçoivent les débits « décidés » par les pays en amont) est indispensable. Les mécanismes institutionnels existent, mais, au-delà des discours, la réalité montre parfois qu’ils fonctionnent mal. Les États riverains du bassin du fleuve Sénégal doivent donc démontrer le contraire grâce à l’utilisation judicieuse des bases de données scientifiques sous forme d’observatoires à long terme, comme c’est le cas pour les données publiées dans cette monographie hydrologique du fleuve Sénégal.

La mise à jour par l’OMVS de cette monographie hydrologique du fleuve Sénégal a été lancée en 2009. Ce sont en définitive l’IRD (Institut de recherche pour le développement) et la SCP (Société du Canal de Provence) qui ont réalisé cette mise à jour. Les données hydrométriques de l’OMVS en date du 18 octobre 2010, gérées avec le logiciel Hydraccess de l’IRD, constituent le socle de cette mise à jour. La nouvelle monographie intègre, en principe, l’ensemble des données collectées depuis l’origine des observations à chaque station hydrométrique exploitée sur le bassin du fleuve Sénégal.

La préparation de cette nouvelle monographie hydrologique du fleuve Sénégal s’est déroulée sur plus de quatre ans et les données et informations qu’elle contient sont inestimables, comme cela nous est démontré à travers les actions que nous menons en permanence pour gérer et restaurer de façon durable l’intégrité des ressources en eaux douces du bassin du fleuve Sénégal. Cette mise à jour montre encore une fois l’importance des observatoires à long terme pour le suivi de l’évolution des ressources en eaux. Elle analyse de manière synthétique non seulement les facteurs conditionnels du régime du fleuve Sénégal, mais aussi, et dans les détails, les

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facteurs d’écoulements et autres facteurs hydrologiques associés. En somme, ce document, fruit d’une large coopéra- tion entre de nombreux partenaires, représente une source d’informations essentielle pour les chercheurs, les praticiens et les spécialistes en aménagement des ressources en eaux douces, les medias et le public. Au total, cette mise à jour, réalisée de façon méticuleuse, constitue un instrument utile à la prise de décision pour les politiques de recherche et pour l’utilisation et la gestion durable de l’eau au cours des années à venir. Pour ma part, je demeure persuadé que la mise à jour de cette monographie contribuera de manière significative à l’aménagement durable de l’ensemble du bassin du fleuve Sénégal.

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Historique et objectif du projet

Les observations hydrométriques effectuées depuis le début du XX^esiècle ont permis d’accumuler au fil des ans une abondante documentation hydrologique sur le bassin du fleuve Sénégal. Jusqu’aux années 1950 cependant, cette masse d’informations était difficile à exploiter pour les projets d’aménagement, du fait de son hétérogénéité. À de nombreuses stations en effet, le niveau de plan d’eau avait été mesuré jusqu’alors sur des limnimètres successifs calés à différentes altitudes de référence, mal connues ou inconnues.

Dans les années 1960, la MAS (Mission d’aménagement du fleuve Sénégal) a confié à l’Orstom (Office de recherche scientifique et technique outre-mer) la mission de classer, vérifier et valoriser l’ensemble de sa documentation hydrologique. En exploitant minutieusement chaque information disponible et en analysant les relations entre niveaux mesurés aux différentes stations exploitées, les auteurs de cette étude ont pu élaborer une base de données fiable et homogène, où les niveaux de plan d’eau sont exprimés pour chaque station par rapport à une altitude de référence unique. Leur travail remarquable a abouti à la rédaction de la première monographie hydrologique du fleuve Sénégal.

Éditée entre 1965 et 1968 sous forme de neuf volumes ronéotypés puis en 1974 sous forme d’ouvrage relié, cette

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monographie basée sur les données observées avant l’année 1966 se compose de quatre parties.

n La première décrit de façon détaillée les facteurs conditionnels du régime : caractères physiques du bassin (topographie, hydrographie, géologie, pédologie, végétation) et facteurs climatiques (vents, température, humidité, évaporation, insolation, pluviométrie).

n La deuxième partie donne pour presque chacune des cin- quante-sept stations mentionnées un historique très détaillé de ses équipements de mesure successifs avec leurs niveaux de référence, ainsi qu’un inventaire et une critique des données recueillies (niveaux de plan d’eau, débits). Elle présente les courbes d’étalonnage (relations entre niveau et débit) déduites des mesures de débit effectuées à certaines stations. Elle décrit enfin les analyses et opérations effectuées pour homogénéiser les niveaux observés à chaque station concernée.

n La troisième partie présente une analyse des éléments du régime hydrologique observé, portant sur les niveaux (étude des crues et de leur propagation, étude des étiages, résultats statistiques), les débits (étude des débits moyens et maximaux annuels, des volumes stockés dans le lit majeur et du régime de tarissement), ainsi que la propagation de la marée et la remontée cyclique des eaux salées dans la partie estuarienne du fleuve.

n La quatrième partie présente enfin pour certaines stations des tableaux chronologiques de valeurs numériques concernant le débit moyen journalier ou le niveau de plan d’eau.

Toujours considéré à ce jour comme un ouvrage de référence sur l’hydrologie de surface dans le bassin du fleuve Sénégal, la monographie éditée en 1974 est cependant devenue partiellement obsolète, pour les raisons suivantes :

n de 1966 à 2010, quarante-cinq années d’observations hydrométriques supplémentaires se sont accumulées et on dispose de données pour soixante-quinze nouvelles stations ;

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n l’affaiblissement de la pluviométrie intervenu à partir des années 1970 en Afrique de l’Ouest, puis l’influence des grands barrages de Diama et Manantali construits dans les années 1980 ont considérablement modifié le régime d’écoulement du fleuve Sénégal ;

n on dispose aujourd’hui de nouvelles méthodes plus performantes, en particulier pour analyser la propagation des écoulements et modéliser les étalonnages non bijectifs.

C’est pourquoi l’OMVS (Organisation pour la mise en valeur du fleuve Sénégal) a entrepris de faire mettre à jour la monographie hydrologique du fleuve Sénégal en lançant en 2009 un appel d’offres pour une étude consacrée en partie à ce projet. Après attribution de l’étude au groupement SCP/Idev/IRD, ce sont l’IRD (Institut de recherche pour le développement) et la SCP (Société du Canal de Provence) qui ont réalisé cette mise à jour.

Comme la précédente édition, et dans le même esprit, la monographie actualisée concerne les écoulements de surface sur le bassin du fleuve Sénégal. Ses principaux objectifs sont les suivants :

n décrire les facteurs qui conditionnent les écoulements ; n inventorier, décrire, critiquer et homogénéiser les données hydrométriques existantes ;

n établir les étalonnages à partir des données hydrométriques pour les stations où c’est possible ;

n établir à partir des données hydrométriques des modèles numériques décrivant la décroissance des débits pendant les phases de tarissement, ainsi que la propagation des écoulements ;

n utiliser ces modèles pour reconstituer certaines données manquantes et ainsi obtenir des séries chronologiques de données complètes ;

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n décrire les régimes d’écoulement (naturel, influencé ou mixte) par des analyses chronologiques et statistiques basées sur les séries de données complètes, en présentant de nombreux résultats numériques directement utilisables par des aménageurs ;

n évaluer l’impact des barrages de Manantali et Diama sur le régime d’écoulement du fleuve, en comparant le régime influencé observé avec le régime naturel reconstitué sur la même période.

La monographie actualisée est organisée en trois parties, brièvement présentées ici.

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Facteurs

conditionnels du régime

Cette partie réalisée par la SCP est essentiellement basée sur des travaux de synthèse bibliographique.

Caractères physiques du bassin versant

Le bassin versant du fleuve Sénégal se situe sur les territoires de la Guinée, du Mali, de la Mauritanie et du Sénégal. La description de ses caractères physiques est faite dans deux chapitres consacrés respectivement au bassin du Sénégal supérieur et à celui du Sénégal inférieur. Certains caractères, parmi les plus immuables, sont essentiellement décrits par une reproduction partielle de la monographie de 1974 : topographie (forme, surface, relief), réseau hydrographique, profil en long des cours d’eau, géologie et pédologie. Les autres (végétation et hydrogéologie) le sont par reproduction partielle d’une étude récente réalisée pour l’OMVS par le groupement SCP/CSE/CACG/Ginger : le Schéma directeur d’aménagement et de gestion des eaux du bassin du fleuve Sénégal (2009-2011).

Bassin du Sénégal supérieur

Le fleuve Sénégal (carte 1) est formé à Bafoulabé par la confluence du Bafing et du Bakoye. À l’amont puis à l’aval de Kayes, il est rejoint en rive droite par deux affluents de

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17° N

16° N

15° N

14° N

13° N

12° N

11° N

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13° N

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11° N

17° O 16° O 15° O 14° O 13° O 12° O 11° O 10° O 9° O 8° O

17° O 16° O 18° O

18° O

15° O 14° O 13° O 12° O 11° O 10° O 9° O 8° O

Stations hydrométriques Station principale Lit mineur du fleuve et principaux affluents Lit majeur du fleuve Tahouey, Guiers et Ferlo Station secondaire à l’aval de Dagana

0 75 150 300 km

N

Boghe

Salde Kaédi

Matam Bakel Kidira Kayes

Toukoto

Fadougou drague

Moussala Salouma

Bebele

Bafing Makana Gouina

Galougo

Oualia Siramakana

Diangola

Sokotoro Balabori Boureya

Daka Saidou Gourbassy

Dibia Manantali/Soukoutali Gnit

Guede Podor Dagana Richard Toll quai

Diama Saint-Louis

Monographie hydrologique du fleuve Sénégal

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Carte 1

Réseau hydrographique et stations hydrométriques sur le bassin versant du fleuve Sénégal (réalisation : O. Fossati ; fond de carte : Boyeretal,2006).

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moindre importance, la Kolinbiné et le Karakoro. Il reçoit ensuite en rive gauche les apports la Falémé, avant d’atteindre la ville de Bakel. Cette station marque la limite aval du bassin versant supérieur du fleuve, qui culmine à 1 330 m d’altitude dans sa partie sud et couvre une superficie totale d’environ 218 000 km².

Depuis la source du Bafing jusqu’à Bakel, le cours d’eau parcourt une distance de 1 006 km et une dénivelée de 789 m (pente moyenne 0,078 %), en franchissant de nombreux rapides et chutes.

Les formations géologiques prédominantes sur le bassin supé- rieur correspondent au socle ancien (formations rattachées au système birrimien) et au paléozoïque. Peu perméables, ces formations primaires et antécambriennes ne renferment que des systèmes aquifères peu étendus, ce qui explique la sévérité des étiages observés.

La topographie de la partie amont, située au sud, est caracté- risée par des reliefs sub-tabulaires doléritiques ou granitiques, dont l’altitude passe de plus de 1 000 m à 300 m en allant du sud vers le nord. Plus au nord, au-delà de 12° de latitude, on rencontre des formations gréseuses ou schisteuses au relief moins accentué.

Le bassin du Bafing supérieur est recouvert de sols ferralitiques montagnards, fortement marqués par le colluvionnement et les processus de cuirassement liés aux mouvements du fer.

On y rencontre principalement des sols de types minéraux bruts, jeunes ou peu évolués, ferralitiques et hydromorphes.

Sur le bassin de la Falémé ont été recensés les types de sols suivants : minéraux bruts ; peu évolués ; vertisols et para- vertisols ; sols bruns eutrophes tropicaux ; halomorphes ; sols riches à sesquioxydes et hydrates métalliques, de type ferrugineux tropicaux ; hydromorphes.

Enfin, la végétation rencontrée sur le bassin du Sénégal supérieur se répartit en trois domaines associés à des pluvio-

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métries décroissantes du sud vers le nord. 1) Le domaine guinéen, situé au sud du parallèle 12°30, est peuplé de forêt dense dégradée en altitude et de forêt galerie le long des cours d’eau. 2) Le domaine soudanien, situé entre les parallèles 12°30 et 15°30, est peuplé vers le sud de forêt claire de types savane forestière et forêt-parc, dont la densité décroît vers le nord pour faire place à une savane plus ou moins boisée. La forêt galerie y est également présente. 3) Le domaine sahélien, situé au nord du parallèle 15°30, est caractérisé par des espèces ligneuses peu nombreuses, rabougries et épineuses, et un couvert herbacé peu dense, composé d’espèces non vivaces pour la plupart.

Bassin du Sénégal inférieur

À partir de Bakel, le fleuve Sénégal quitte son haut bassin pour entrer dans son cours inférieur, habituellement désigné

« vallée ». Il progresse alors dans une plaine alluviale de 10 à 20 km de large, souvent inondée en période de crue (photo 1). En formant de nombreux méandres, il parcourt alors une distance de 800 km environ et une dénivelée d’une douzaine de mètres jusqu’à son embouchure dans l’océan Atlantique, avec une pente moyenne très faible de l’ordre de 0,0015 % en basses eaux. Seuls quelques affluents peu importants le rejoignent encore en rive droite, tels que le Gorgol et les oueds Ghorfa et Niorde. Entre Kaédi et Podor, le fleuve se sépare pendant 250 km environ en deux bras importants isolant l’Île à Morphil : le Sénégal au nord, mar- quant la frontière entre la Mauritanie et le Sénégal ; le Doué au sud.

Hormis quelques rares points hauts pouvant culminer à 400 m (massif de l’Assaba), le bassin du Sénégal inférieur est une vaste étendue peu accidentée dont l’altitude ne dépasse pas une cinquantaine de mètres. Contrairement au bassin du Sénégal supérieur, les formations géologiques

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anciennes y sont peu représentées. Elles sont remplacées par des formations sédimentaires du tertiaire (éocène moyen et continental terminal) et du quaternaire. De nombreux types de sols y sont observés : hydromorphes, halomorphes, minéraux bruts, peu évolués, calcimorphes, à sesquioxydes, subarides très sableux.

Du point de vue hydrogéologique, cette partie du bassin est caractérisée par la présence de trois importants aquifères profonds superposés (maastrichien, éocène, continental terminal), susceptibles d’être alimentés par le fleuve par l’intermédiaire de la nappe alluviale qui s’étend sous son lit majeur.

Facteurs climatiques

Le climat régnant sur le bassin est essentiellement décrit par la reproduction partielle d’une étude très complète réalisée en 2007 pour l’OMVS par le groupement Tropis-DHI (étude

Photo 1

Inondation du lit majeur du fleuve Sénégal dans la région de Kaédi, pendant la crue de 1999 (vue satellitaire, d’après POGR).

N

4 0 4 8 km

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sur la modélisation pluies/débits et la conception d’un système d’alerte précoce dans le haut bassin du fleuve Sénégal. Mise à jour des connaissances hydrologiques).

Sur le bassin du fleuve Sénégal, le climat est régi par les déplacements du front intertropical boréal qui produisent pendant l’été boréal des pluies de mousson. À cette saison humide, dont la durée décroît du sud vers le nord, succède une saison sèche qui dure tout le reste de l’année.

Les pluies s’étalent sur neuf mois au sud (mars à novembre) et sur cinq mois au nord (juin à octobre), mais ce sont les mois de juillet à septembre qui constituent sur l’ensemble du bassin le cœur de la saison des pluies. Le mois d’août est partout le plus pluvieux, donnant en moyenne plus de 20 % des précipitations annuelles au sud et plus de 30 % au nord du bassin.

La pluie annuelle décroît très nettement en fonction de la latitude sur le bassin (carte 2), passant d’environ 1 800 mm au sud à moins de 100 mm au nord (valeurs moyennes observées sur la période 1971-2000), avec une variabilité interannuelle qui augmente au contraire du sud vers le nord.

Succédant à la période 1923-1967, globalement excédentaire en pluie, une sécheresse relative affecte l’ensemble du bassin sur la période 1968-2004. Après les années les plus sèches observées pendant les années 1980, une légère reprise de la pluviométrie est cependant observée à partir des années 1990.

L’analyse statistique des précipitations annuelles observées à plusieurs postes de longue durée sur le bassin donne la pluie annuelle pour différentes récurrences et périodes de référence. Sur l’ensemble de la période analysée (1923-2004), les valeurs centennale sèche et centennale humide de pluie annuelle s’élèvent respectivement à 1 319 et 2 573 mm à Mamou (Guinée, sud du bassin) et 165 et 849 mm à Matam (Sénégal, nord du bassin).

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L’analyse statistique des précipitations journalières permet de déterminer la pluie journalière de récurrence centennale pour plus de 70 postes d’observation. Celle-ci se situe entre 100 et 190 mm sur l’ensemble du bassin, sauf pour certaines zones situées parmi les plus au nord (entre 60 et 100 mm).

Les plus fortes pluies journalières sont observées sur la partie sud-ouest du bassin, vers une latitude de 12 à 15 °. L’analyse des pluviogrammes permet enfin d’établir les courbes hauteur-durée-fréquence pour quelques stations. On remar- que des intensités de précipitation pouvant atteindre 400 à 600 mm/h en valeurs instantanées, et assez fréquemment 100 à 200 mm/h sur des durées de 5 à 15 minutes.

0 300 km

N Station pluviométrique

Précipitations en mm 50 – 220

220 – 390 390 – 560 560 – 730 730 – 900 900 – 1 070 1 070 – 1 240 1 240 – 1 410 1 410 – 1 580 1 580 – 1 750

Carte 2

Isohyètes moyennes annuelles sur le bassin versant du fleuve Sénégal pour la période 1971-2000 (d’après : OMVS/Tropis/DHI, 2007.

Étude sur la modélisation pluies/débits et la conception d’un système d’alerte précoce contre les inondations dans le haut bassin du fleuve Sénégal).

(29)

Facteurs anthropiques

Les principaux aménagements hydrauliques structurants réalisés à ce jour sur le fleuve Sénégal sont les barrages de Manantali et Diama. D’autres sont en projet.

Barrage de Manantali

Cet ouvrage implanté sur le Bafing (photo 2) est exploité depuis 1987. Il dispose d’un réservoir de 11 km³ qui lui permet de régulariser fortement le débit du cours d’eau. Ses objectifs consistent : 1) à écrêter les trop fortes crues pour en prévenir les effets dévastateurs ; 2) à soutenir les débits d’étiage pour permettre à l’aval la navigation dans le fleuve Sénégal, ainsi que les prélèvements nécessaires aux cultures irriguées et à l’alimentation en eau des populations ; 3) à produire une énergie électrique de l’ordre de 800 Gwh par an en moyenne ; 4) à soutenir les débits de crue pour obtenir dans la vallée du fleuve Sénégal une inondation annuelle suffisante pour les cultures de décrue et le maintien d’un certain équilibre écologique.

28

Photo 2

Barrage réservoir de Manantali sur le Bafing, vu de l’aval.

(30)

L’hydrogramme objectif de crue actuellement visé à Bakel par le soutien de crue dure un peu plus d’un mois, avec une pointe de débit de l’ordre de 2 200 m³/s pendant environ une semaine. Il est dimensionné pour permettre des cultures de décrue sur 50 000 ha dans la vallée. Certaines années, sa réalisation peut nécessiter à Manantali d’importants volumes lâchés susceptibles de manquer ultérieurement pour le soutien d’étiage et la production d’énergie, ainsi que des débits lâchés dépassant la capacité des turbines, ce qui augmente encore la perte de production. Pour éviter de trop pénaliser les autres objectifs du barrage, le soutien de crue est donc réalisé sous condition de réserve d’eau suffisante dans le réservoir vers la fin août.

Aménagement du delta du fleuve Sénégal

L’ouvrage de Diama (photo 3) est un barrage au fil de l’eau implanté dans l’estuaire du fleuve Sénégal, à 28 km en amont de Saint-Louis. Depuis sa mise en service en novembre 1985, il bloque les eaux salées de l’océan qui envahissaient aupara- vant le fleuve sur environ 200 km de long en période d’étiage.

Photo 3

Barrage anti-sel de Diama, vu de l'aval.

(31)

Complété depuis 1995 par l’endiguement des deux rives du fleuve jusqu’à Rosso, il crée à l’amont une réserve d’eau douce, alimentée en permanence grâce aux apports du fleuve régularisés par le barrage de Manantali. En période de crue, et en fonction du débit du fleuve, le niveau de cette réserve doit être progressivement abaissé à l’amont du barrage par ouverture des vannes, afin d’éviter des risques d’affouillement à l’aval de l’ouvrage. Mais le reste du temps, ce niveau est maintenu plus de deux mètres au-dessus de celui de l’océan (environ à la cote 220 cm IGN depuis 2002), ce qui facilite les prélèvements.

En plus de la protection contre les crues assurée par les digues, l’aménagement de Diama permet de maîtriser l’alimentation gravitaire en eau douce de vastes dépressions (lacs de Guiers et de R’Kiz, dépression d’Aftout es Sahel), ainsi que de plusieurs marigots et zones d’épandage des crues grâce à des prises équipées de vannes (Gouère, Ibrahima, Dalagona, Dioup, Aftout-Es-Saheli, Cheyal et Lemer en rive droite ; Dieg, Maraye, Tieng, Gorom, Djoudj, Dedi, Caïmans, Diawar, Ronq, N’Thiagar en rive gauche). Il garantit la satisfaction des besoins en eau des périmètres irrigués de la région, en particulier par des prises directes dans les digues, dont la plupart sont équipées de stations de pompage utilisées lorsque le niveau du fleuve ne permet pas une alimentation gravitaire.

À l’aval de Saint-Louis, le fleuve Sénégal s’écoule parallèle- ment à l’océan Atlantique, dont il n’est séparé que par un étroit cordon littoral : la Langue de Barbarie. S’allongeant depuis la fin des années 1970 sous l’effet de la dérive littorale, ce cordon finit par repousser l’embouchure du fleuve à environ 30 km au sud de Saint-Louis, n’accordant au cours d’eau qu’une faible section d’écoulement sur toute cette distance.

Lors du passage de la forte crue de 2003, ces mauvaises conditions d’écoulement entraînent un rehaussement important du niveau du fleuve, menaçant d’inonder Saint-Louis. Pour

30

(32)

éviter l’inondation, les autorités sénégalaises ouvrent le 3 octobre une brèche dans la Langue de Barbarie, à environ 5 km au sud de la ville. En faisant baisser le niveau du fleuve de près d’un mètre en dix jours de Saint-Louis jusqu’au barrage de Diama, l’opération atteint son but et installe progressivement de nouvelles conditions d’écoulement qui prévalent jusqu’à aujourd’hui, avec une nouvelle embouchure atteignant désormais deux kilomètres de large et remplaçant l’ancienne, devenue inactive.

Aménagements en projet

Plusieurs nouveaux barrages sont actuellement en projet sur le bassin du Sénégal supérieur, dont trois ouvrages hydro- électriques au fil de l’eau (Bafing : un ; Sénégal : deux) et huit ouvrages réservoirs à buts multiples (Falémé : deux ; Bafing : trois ; Bakoye : deux ; Baoulé : un). Plusieurs micro- centrales hydroélectriques sont par ailleurs projetées en Guinée sur le bassin du Bafing, pour vingt-et-un sites identifiés.

Dans la partie estuarienne, il est projeté d’étendre les endi- guements du fleuve en amont de Rosso jusqu’à Dagana, pour permettre de relever le niveau de gestion de la retenue de Diama jusqu’à la cote 250 cm IGN en saison sèche. La réserve d’eau douce ainsi constituée permettrait de satisfaire les besoins en eau de 120 000 ha de cultures irriguées dans la région.

Prélèvements

L’agriculture irriguée est le secteur d’activité le plus consom- mateur en eau sur le bassin. Avec 20 000 ha en Guinée, 10 000 ha au Mali, 125 000 ha en Mauritanie et 240 000 ha au Sénégal, le potentiel en terres irrigables est estimé à 395 000 ha sur l’ensemble du bassin du fleuve Sénégal.

Cependant, le rythme des aménagements reste faible, et certains périmètres anciennement aménagés, désormais

(33)

abandonnés, ne peuvent plus être considérés comme exploitables. En 2008, les superficies de périmètres aménagés, encore exploitables et effectivement exploités (cette dernière notion sommant les surfaces cultivées en hivernage et en contre-saison) pour les cultures vivrières, s’élèvent respectivement à 174 000, 131 000 et 88 000 ha sur l’ensemble du bassin. Avec des consommations annuelles en eau estimées respectivement à 15 700 m³/ha et 20 600 m³/ha pour les cultures vivrières d’hivernage et de contre saison, et 45 000 m³/ha pour la canne à sucre, les prélèvements actuels en eau de surface destinés à l’agriculture irriguée s’élèvent à 1,88 km³par année environ, avec un débit de pointe de l’ordre de 110 m³/s en août. À l’horizon 2025, dans l’hypothèse maximaliste d’une superficie totale aménagée de 255 000 ha exploitée avec une intensité culturale de 1,6, ces prélèvements pourraient atteindre 6,7 km³par an.

Même avec les prélèvements destinés aux agglomérations de Dakar (129 000 m³/jour à partir du lac de Guiers) et Nouakchott (225 000 m³/jour à l’horizon 2030 à partir de l’Aftout es Sahel), le secteur de l’alimentation en eau potable consomme très peu d’eau de surface en comparaison de l’agriculture irriguée. Les prélèvements destinés à l’AEP, majoritairement effectués dans les eaux souterraines, sont actuellement estimés à 27 hm³ par an sur l’ensemble du bassin.

Enfin, les prélèvements en eau destinés au secteur industriel et minier, actuellement estimés de l’ordre de 40 hm³par an sur le bassin, pourraient atteindre environ 70 hm³par an à l’horizon 2025, ce qui reste négligeable par rapport aux prélèvements de l’agriculture irriguée.

32

(34)

Les données d’observations hydrométriques

Cette partie réalisée par l’IRD repose essentiellement sur des travaux de traitement et d’analyse de données.

Observations hydrométriques

Nature des données de base

La banque de données hydrométriques de l’OMVS en date du 18 octobre 2010, gérée avec le logiciel Hydraccess de l’IRD, est le socle de l’étude. Elle intègre en principe l’ensemble des données collectées depuis l’origine des observations à chaque station hydrométrique exploitée sur le bassin du fleuve Sénégal. Au cours du projet, sont intégrées dans la banque quelques données supplémentaires en provenance de différentes sources (IRD, Soged, Sogem, services nationaux de l’hydraulique), ainsi que des données actualisées jusque fin 2011, transmises par l’OMVS.

Les données de base contenues dans la banque pour les différentes stations consistent en :

n cotes instantanées de plan d’eau exprimées par rapport à un niveau de référence propre à chaque station (zéro d’échelle). Chaque cote, datée et assortie d’un code décrivant son origine (lecture d’échelle, enregistrement limnigraphique, valeur reconstituée), figure dans une série chronologique

(35)

associée à un capteur bien défini. Plusieurs capteurs, corres- pondant généralement à différentes sources de mesure, peuvent être attachés à une même station ;

n résultats de mesures directes de débit (jaugeages), associant date, cote et débit ;

n débits lâchés par les barrages de Manantali et Diama, calculés par des logiciels dédiés.

Vérification et homogénéisation des données de base

Pour chaque station, les chroniques de cotes instantanées associées à ses différents capteurs font l’objet d’une vérification graphique systématique, par superposition des limnigrammes (temps en abscisse, cote en ordonnée) avec ceux des stations voisines. On repère ainsi certaines cotes erronées, parfois purement inventées, mais dues le plus souvent à des erreurs de lecture (souvent métriques ou décamétriques), des fautes de frappe ou des confusions de stations commises lors de leur saisie. Sur la base de l’expérience de l’hydrologue, ces erreurs sont supprimées ou corrigées pour obtenir des chroniques de cotes fiables. À partir des chroniques fiables de ses différents capteurs, une unique chronique de cotes la plus complète possible est finalement bâtie pour la station, puis stockée dans la base de données sous un capteur dédié de cotes opéra- tionnelles. À l’issue de cette procédure, la banque de données dispose donc pour chaque station des chroniques de cotes brutes conservées intactes pour ses différents capteurs, ainsi que d’une chronique de cotes opérationnelles fiables la plus complète possible. La traçabilité des opérations effectuées est assurée par : la liste des corrections et suppressions de cotes effectuées, données en annexe 2A du CD-ROM ; l’indication des capteurs d’origine des cotes composant les chroniques opérationnelles.

Les contrôles graphiques mentionnés ci-dessus peuvent suffire pour détecter d’éventuelles hétérogénéités dans une

34

(36)

chronique de cotes, lorsque celles-ci sont liées à d’importantes variations du zéro de référence de la station. Des contrôles spécifiques complémentaires sont cependant effectués de façon systématique pour vérifier que chaque série de cotes opérationnelle est bien homogène, c’est-à-dire constituée de valeurs se référant toutes à un même zéro d’échelle. Dans le cas contraire, la série est si possible corrigée en partie pour la rendre homogène.

Par recoupements avec les valeurs publiées dans la monographie de 1974, on constate que pour les années antérieures à 1966, les cotes sont bien homogènes pour les stations de la vallée (Bakel et aval), mais pas pour toutes les stations situées à l’amont de Bakel. Faute d’informations concernant les installations de mesure, on contrôle l’homogénéité des cotes postérieures à 1965 à partir de l’évolution du cumul des résidus de régression ou de modèles de propagation, calés entre cotes de stations voisines.

Étalonnage des stations

Les résultats de jaugeages contenus dans la banque de données sont systématiquement vérifiés, par comparaison avec les résultats publiés dans la monographie de 1974 (années anté- rieures à 1966) et dans les rapports produits par l’IRD dans le cadre du POGR (Programme pour l’optimisation de gestion des réservoirs de l’OMVS, années 1998 à 2002), ainsi qu’avec les chroniques de cotes opérationnelles. Ces contrôles conduisent à ajouter dans la banque quelques résultats omis, et à y corriger quelques fautes de frappe.

Pour chaque station où c’est possible (jaugeages en nombre suffisant et contrôle hydraulique stable), l’ensemble des résultats de jaugeages est utilisé pour déterminer la relation entre cote et débit et son éventuelle évolution dans le temps.

Les anciens étalonnages présentés dans la monographie de 1974 ou déjà saisis dans la banque de données, déterminés

(37)

MonographiehydrologiquedufleuveSénégal 36

par des méthodes moins performantes et à partir de résultats de jaugeages éventuellement moins nombreux, ne sont pas pris en compte.

Sauf cas particulier, l’étalonnage est bijectif pour chaque station située à l’amont de Bakel, faisant alors correspondre à une valeur de cote une unique valeur de débit, et inverse- ment. Sur l’ensemble du marnage de la station, séparé en tronçons successifs (de un à trois), l’étalonnage bijectif est représenté sur chaque tronçon par une fonction puissance à quatre paramètres. Avec les contraintes de continuité et de dérivabilité aux limites des tronçons, le nombre de paramètres à optimiser pour définir l’étalonnage sur tout le marnage séparé en un, deux ou trois tronçons s’élève respectivement à quatre, sept et dix. Cette optimisation, qui consiste à minimiser l’erreur type (erreur quadratique moyenne) de l’étalonnage par rapport aux mesures, est réalisée avec le

« solveur » du tableur Excel. Sur la base de l’expérience de l’hydrologue, elle est conduite de façon itérative avec plusieurs étapes successives portant sur chaque tronçon (dans l’ordre : des basses eaux vers les hautes eaux, généralement) et sur l’ensemble du marnage.

Entre Bakel et l’embouchure située à l’aval de Saint-Louis, la faiblesse de la pente moyenne du fleuve fait que pour une même cote, le débit est plus fort pendant la montée des eaux que pendant leur baisse. Non bijectif, l’étalonnage est alors déterminé par la méthode du gradient limnimétrique. On le représente alors par une fonction de régime permanent (paramétrée comme les étalonnages bijectifs) multipliée par une fonction croissante du gradient limnimétrique (dérivée temporelle de la cote), dont l’unique paramètre (coefficient de correction de gradient) est lui-même représenté par un polynôme de la cote, de degré inférieur ou égal à trois. Par une méthode proche de celle dite « des résidus », on détermine les deux fonctions suivant les mêmes principes que pour les étalonnages bijectifs.

(38)

Résultats

Faute de nouveaux éléments transmis par les services gestionnaires des réseaux hydrométriques lors du projet, l’historique d’équipement des stations est décrit essentiellement par une reproduction partielle (annexe 2C du CD-ROM) de la monographie de 1974, très complète à ce sujet pour les années antérieures à 1966.

À la fin du projet, la banque de données contient plus de 1 400 000 valeurs brutes de cotes instantanées, concernant cent trente-deux stations hydrométriques suivies entre 1903 et 2011. Les cotes disponibles débutent entre 1903 et 1909 pour onze stations (Kayes, Bakel et huit autres stations situées dans la vallée), et entre 1930 et 1940 pour cinq autres stations. Pour l’essentiel, ces relevés anciens ne concernent malheureusement que les moyennes et hautes eaux. Pour quatre-vingt-une stations, dont la plupart peuvent être considérées comme abandonnées à ce jour, les cotes les plus récentes sont antérieures à 2005. Enfin, les derniers relevés datent des années 2005 à 2009 pour trente-quatre stations, et sont parfaitement à jour jusque fin 2011 pour dix-sept stations. Ces dernières constituent un réseau minimal de mesure pour le suivi des écoulements sur l’ensemble du bassin, et il faut poursuivre leur exploitation. Dans la mesure du possible, il serait souhaitable de suivre – et de réactiver si nécessaire – au moins douze autres stations.

Les périodes observées, l’origine des relevés de cotes, le carac- tère homogène ou non des séries ainsi que les suppressions et corrections éventuelles effectuées pour les rendre fiables et homogènes, sont décrits pour les cent trente-deux stations traitées. Pour chacune des soixante-quatre stations jugées les plus importantes du point de vue de leur situation ou des données disponibles, une chronique de cotes opérationnelles la plus complète et fiable possible est élaborée à partir des données brutes. Le taux d’observation des cotes à la station

(39)

est alors décrit pour chaque année de la période observée, par les pourcentages sur l’année entière et sur la période de crue de jours pour lesquels cette chronique contient au moins une valeur réellement observée, reconnue par son code d’origine.

La liste des résultats de jaugeages est éditée pour chaque station concernée, et chaque étalonnage est décrit par les valeurs de ses paramètres, un barème et une représentation graphique, ainsi que par son erreur type donnée par tronçon et sur l’ensemble du marnage. Au total, on dispose de 3 220 résultats de jaugeages réalisés sur soixante-trois stations entre les années 1936 et 2010. À partir de ces mesures, soixante étalonnages sont déterminés, concernant quarante-quatre stations : bijectifs (fig. 1) pour vingt-huit stations ; par méthode du gradient limnimétrique (fig. 2) pour quatorze stations ; par méthode de la dénivelée normale pour le canal de la Tahouey reliant le lac de Guiers au fleuve ; par formule de vanne pour le barrage de Diama. La quasi absence de mesure récente de débit (seulement quatre après l’année 2001) est à souligner.

La réalisation prochaine de nouveaux jaugeages est fortement préconisée pour plus d’une dizaine de stations.

0 500 1000 1500 2000 2500

0 100 200 300 400 500 600 700 800

cote à l'échelle (cm) débit (m³s^-1)

jaugeages étalonnage

(30 points, du 06/07/1967 au 14/06/1972) coefficient de Nash = 0.9984

Figure 1

Exemple d’étalonnage bijectif pour l’ancienne station de Soukoutali, implantée sur le Bafing à l’emplacement actuel du barrage de Manantali.

(40)

0 100 200 300 400 500 600 700

-0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 2 000 1 800 1 600 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 0

0 100 200 300 400 500 600 700

2 000 1 800 1 600 1 400 1 200 1 000 800 600 400 200 0

0 100 200 300 400 500 600 700

(jour/cm)

cote H à l'échelle (cm) cote H à l'échelle (cm) cote H à l'échelle (cm)

Coefficient K de correction de gradient ((Q/Q0(H))²-1)/G

K(H)

Relation Q0(H) de régime permanent (66 points, du 28/07/1956 au 02/09/2000)

coefficient de Nash = 0.9848 débit (m³s^-1)

Q/racine(1+K(H)xG) Q0(H)

Jaugeages : valeurs mesurées brutes (66 points, du 28/07/1956 au 02/09/2000) débit Q (m³s^-1)

Figure 2

Exemple d’étalonnage non bijectif établi par la méthode du gradient limnimétrique, pour la station de Podor sur le Sénégal (relations donnant le débit Q dans le lit mineur,

hors influence du barrage de Diama, en fonction de la cote H à l’échelle et de sa dérivée temporelle G).

(41)

Stockés dans la banque de données, les barèmes d’étalonnages sont utilisés par le logiciel Hydraccess pour traduire automa- tiquement les cotes instantanées opérationnelles en débits instantanés, eux-mêmes utilisés ensuite pour calculer les débits moyens journaliers par la méthode des trapèzes. Pour toutes les stations du haut bassin jusqu’à Bakel, les débits ainsi calculés concernent la totalité de l’écoulement au droit de chaque station. À l’aval, hormis pour Dagana et Diama, ces débits ne concernent que l’écoulement dans le lit mineur et ne tiennent pas compte des flux sur le lit majeur, souvent non négligeables en période de crue.

Les débits journaliers sont enfin expurgés de toutes les valeurs obtenues à partir de cotes reconstituées. Ce sont ces séries de débits journaliers opérationnels, basées uniquement sur de réelles observations, qui sont utilisées dans la suite de l’étude pour analyser et modéliser le tarissement et la propagation des débits, avant d’être complétées par des valeurs reconstituées à partir de ces modèles pour permettre l’analyse des régimes d’écoulement.

(42)

Analyse

hydrologique : régimes

d’écoulement naturel

et artificialisé

Cette partie réalisée par l’IRD repose sur des analyses de données et des modélisations numériques.

Étude du tarissement

Le tarissement d’un cours d’eau est la phase d’écoulement pendant laquelle son débit, alimenté par la vidange des nappes, décroît en dehors de toute précipitation. Ce régime est analysé sur la période allant de mi-septembre à fin mai, pendant laquelle il prévaut la plupart du temps sur le bassin du fleuve Sénégal.

Généralement, l’évolution du débit en phase de tarissement est représentée par une fonction exponentielle du temps, d’après laquelle le débit journalier correspond chaque jour à celui de la veille, multiplié par un taux constant de variation journalière inférieur à 1 et censé être une caractéristique intrinsèque du bassin. En réalité, on observe que ce taux

(43)

0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Q/Q(15 sept.–15 oct.) Daka Saidou

Bafing Makana Soukoutali Dibia K

0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00

15 sept. 15 oct. 14 nov. 14 déc. 13 janv. 12 fév. 14 mars 13 avr. 13 mai

Daka Saidou Bafing Makana Soukoutali Dibia K

42

Figure 3

Exemple de calage du modèle de tarissement, sur le Bafing. Évolution du taux K de variation journalière du débit, en fonction de la date (haut) et du débit Q divisé par le débit de la période du 15 septembre au 15 octobre (bas). Les valeurs de K, Q et Q (15 sept.-15 oct.) sont les médianes interannuelles obtenues par périodes glissantes de trente jours sur l’ensemble des débits réellement observés en période de tarissement.

(44)

peut légèrement évoluer au cours d’une phase de tarissement et d’une année sur l’autre.

L’analyse effectuée ici s’intéresse à l’évolution moyenne interannuelle du taux de variation journalière du débit en phase de tarissement, en fonction du temps entre mi-septembre et fin mai. Elle concerne en tout vingt-trois stations (Falémé : quatre ; Bafing : neuf ; Bakoye : quatre ; Sénégal : six) dont la plus en aval est celle de Kaédi.

Hormis les stations de Matam et Kaédi (vallée du fleuve Sénégal) où le tarissement est très lent, et celle de Siramakana (bassin du Bakoye) où il est au contraire très rapide, on constate partout un déroulement assez identique du tarissement en deux phases successives. Lors de la première qui se termine généralement vers le mois de janvier, le taux de variation augmente dans la plupart des cas jusqu’à une valeur située généralement entre 0,96 et 0,99, autour de laquelle il stagne quelques temps. Pendant la phase suivante, qui commence en moyenne quand le débit a diminué d’environ 95 % depuis début octobre, le taux tend au contraire à diminuer réguliè- rement jusqu’à la fin de la période de tarissement.

Pour chaque station, l’évolution moyenne du taux de variation journalière de débit en phase de tarissement est finalement représentée en fonction de la date (fig. 3, haut) et en fonction du débit (fig. 3, bas), cette seconde fonction étant utilisée dans la suite de l’étude pour reconstituer certaines valeurs manquantes dans la série chronologique de débit journalier opérationnel.

Étude de la propagation des écoulements

La propagation des écoulements est ici analysée et représentée par le modèle de Lamagat qui relie entre eux les signaux d’écoulement aux extrémités d’un bief par deux fonctions.

À partir de la valeur du signal en entrée (le préviseur, relatif