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sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Compréhension et caractérisation de l’intermittence du réseau hydrographique en Afrique : développements méthodologiques et applications hydrologiques

Understanding and characterizing the intermittency of the river network in Africa : methodological developments and hydrological applications

Auteur : Belemtougri, Patindé Axel

Université de soutenance : Institut international d’ingénierie de l’eau et de l’environnement co tutelle Sorbonne université

Grade : Doctorat : Hydrologie : Institut international d’ingénierie de l’eau et de l’environnement : 2022

Résumé
Les cours d’eau intermittents sont des cours d’eau qui cessent de couler à un moment donné dans l’espace et le temps. Cependant, la compréhension de la variabilité spatio-temporelle des cours d’eau intermittents ainsi que leur localisation précise dans le réseau hydrographique reste limitée en raison d’un manque de données (hydrométriques, hydrographiques, etc.…). Ces difficultés sont accentuées dans les régions à données limitées comme l’Afrique et cette thèse vise principalement à développer des approches méthodologiques qui s’appuient sur des modèles de forêts aléatoires (Random Forest) ainsi que des analyses statistiques pour caractériser la distribution spatiale des cours d’eau intermittents et mieux appréhender les mécanismes de contrôle de l’intermittence en Afrique afin de pallier les lacunes d’observations. D’abord, cette thèse s’est focalisée à l’échelle régionale au Burkina Faso où 49 stations de jaugeage des cours d’eau avec au minimum quatre ans de données sur la période 1955-1985 ont été examinées. Le nombre moyen de mois à débit nul par an ((Ndry) ̅) a été utilisé pour définir quatre classes croissantes d’intermittence du débit à savoir : permanent (0-1 mois à débit nul), faiblement intermittent (2-4), fortement intermittent (5-7), éphémère (8-12). Une analyse en composante principale (ACP) réalisée sur les 49 stations de jaugeages a montré que, bien que l’ordre de Strahler et la précipitation moyenne annuelle influencent la répartition géographique des différentes classes d’intermittence au Burkina Faso, la perméabilité moyenne et la surface amont des bassins versants expliquent principalement cette répartition. Cette étude suggère que la saisonnalité de la précipitation au Burkina Faso rend également saisonnier l’écoulement des cours d’eau à moins que les processus hydrogéologiques ne soient impliqués, notamment à travers la contribution des aquifères au débit de base pendant les périodes d’étiage. L’approche de prédiction par Random Forest a permis d’estimer sur le réseau hydrographique LCS que 83% de la longueur totale des cours d’eau au Burkina Faso sont intermittents contre 98% dans le réseau hydrographique nationale de référence (IGB-BNDT). Ensuite, à l’échelle de l’Afrique, 1125 stations de jaugeage avec au moins 4 ans de données sont examinées sur la période 1958-1991. Plusieurs modèles Random Forest ont été entrainés à relier les classes d’intermittence observée au droit des stations de jaugeage aux valeurs caractéristiques de 15 variables environnementales clés identifiées. L’indice d’aridité (P/ETP), la surface amont des bassins versants et l’évapotranspiration potentielle moyenne annuelle ont été identifiés comme les facteurs de contrôle les plus importants de l’intermittence à l’échelle continentale de l’Afrique.

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