Caractérisation du fonctionnement hydrologique du bassin du Nakanbé à Wayen

La caractérisation de la dynamique sur le bassin versant est un préalable pour une étude des différents processus qui interviennent dans son fonctionnement hydrologique. Des études antérieures sur le bassin du Nakanbé ont établi (Mahé et al., 2005; Diello, 2007) que le fonctionnement hydrologique de la partie sahélienne du bassin est fortement lié à l’interaction climat-homme-environnement. En effet, au moment où le Sahel subit une forte baisse de la pluviométrie annuelle (à partir de 1970), l’hydrologie de cette partie (partie septentrionale) du bassin de Nakanbé se distingue de la partie australe du bas- sin par une augmentation des ruissellements à certains endroits (Mahé et al., 2003). Ce comportement appelé “paradoxe hydrologique” par certains hydrologues traduit un anéan- tissement de l’effet de la diminution de la pluviométrie sur les écoulements causé par une augmentation des volumes ruisselés. Mahé et al. (2005) explique ce paradoxe hydrologique par les impacts du changement d’usage des sols sur la capacité de rétention en eau des sols. L’encroûtement des sols sous l’effet de la dégradation du couvert végétal entraîne une diminution des infiltrations et une augmentation des ruissellements en surface.Nous allons évaluer dans ce chapitre, les différentes composantes du bilan hydrologique annuel du bassin à partir des mesures de terrain. Les différentes composantes du bilan hydrologique déterminées sur la période historique servirons au calage et à la validation des modèles hydrologiques qui doivent fidèlement reproduire le fonctionnement hydrologique du bassin.

Les deux modèles hydrologiques de notre étude ne prennent pas en compte l’évolution des états de surface sur un bassin mais présentent des paramétrisations qui tiennent compte des processus hydrologiques du bassin. En effet, l’étude (Mahé et al., 2005) sur l’impact du changement d’usage des sols sur le bassin du Nakanbé montre un changement du régime des écoulements sur la partie sahélienne du bassin sur la période après 1970 de malgré la baisse de la pluviométrie. La cause de ce changement de régime est lié au changement dans la proportion des différents état de surface du bassin, avec une augmentation de la proportion des zone de sols nus et des zones de culture au détriment des zones de végétation naturelle. Les zones de sols nus présentent une capacité de ruissellement avec un coefficient de ruissellement supérieur à 50% contre 10% à 25% pour les zones de végétation naturelle et les zones de culture (Yacouba et al., 2002; Karambiri et al., 2009). Par conséquent, une augmentation de la surface des zones de sols nus sera suivi d’une augmentation des ruissellements sur le bassin avec une diminution de la capacité de rétention en eau du sol (WHC) du bassin, réduction de l’ordre de 62% sur la période 1965-1995 (Mahé et al., 2005; Mahé et al., 2010). Cependant, les résultats de deux études de modélisation hydrologique du bassin (modèle GR2M spatialisé) sur la période 1965 à 1998 sur l’évaluation de l’impact de la prise en compte de la modification des états de surface sur le bassin (Mahé et al., 2005; Diello, 2007), montrent que la performance du modèle s’améliore de l’ordre de 5% avec une WHC évolutive (par rapport à la WHC fixe) dans les cas d’une performance des modèles hydrologiques ayant produit un critère de qualité de plus de 60% (Nash and Sutcliffe, 1970). Or, un critère de qualité supérieur à 60% indique une performance satisfaisante du modèle hydrologique dans la reproduction des écoulements du bassin (Diello, 2007; Paturel et al., 2009).

D’où, malgré la forte modification subie par le bassin sur la période 1965-1992 (Diello, 2007), un modèle hydrologique peut simuler l’hydrologie du bassin à un niveau de performance pertinent. Par ailleurs, Diello (2007) indique que les proportions des états de surface se sont stabilisées sur la période 1992-2002 du fait de l’état saturé du bassin.Par conséquent, les deux modèles hydrologiques de cette étude bien qu’ils ne prennent pas en compte le changement des états de surface sur le bassin peuvent avoir des performances satisfaisantes dans la reproduction des écoulements du bassin à l’exutoire de Wayen. L’établissement d’un bilan hydrologique complet du bassin nécessite en plus des données climatiques, les données de trois principales composantes à savoir : les écoulements, la recharge de la nappe ou pertes par infiltration et l’évapotranspiration réelle (équation 4.1). Les données des écoulements sont obtenues à travers des mesures de débits à l’exutoire du bassin. Cependant, la recharge de la nappe, paramètre difficile à mesurer (Milville, 1991), est le plus souvent estimée à partir des données piézométriques et des paramètres hydrodynamiques de la nappe (Compaore et al., 1997). Les données de l’ETR proviennent quant à elles des estimations à partir des mesures directes de l’évaporation.