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Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) 2015

Simulation et optimisation du fonctionnement du barrage de Boura en zone soudanienne du Burkina Faso

FOWE Tazen

Titre : Simulation et optimisation du fonctionnement du barrage de Boura en zone soudanienne du Burkina Faso

Auteur : FOWE Tazen

Etablissement de soutenance : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE)

Grade : Doctorat en Sciences et Technologies de l’Eau, de l’Energie et de l’Environnement 2015

Résumé
Au cours des prochaines décennies, le changement climatique, ainsi que les développements socio-économiques des pays, vont accentuer davantage les contraintes sur les ressources en eau, déjà insuffisantes, dans la zone soudano-sahélienne de l’Afrique de l’Ouest. A cet égard, une meilleure connaissance des ressources en eau dans cette zone est primordiale pour une gestion rationnelle et durable.
Cette étude, qui s’inscrit dans le programme « Challenge Program on Water and Food » du bassin de la Volta, vise à caractériser le fonctionnement hydrologique des petits réservoirs et à développer une plateforme de gestion optimisée de ces ouvrages hydrauliques dans un contexte multi-usages. Le barrage de Boura, situé dans la zone soudanienne du Burkina Faso, est un site pilote représentatif de l’ensemble des petits réservoirs du bassin de la Volta en Afrique de l’Ouest soumis aux mêmes contraintes. De ce fait, pour fournir un état des lieux de la situation actuelle de la dynamique de remplissage et de vidange du réservoir, nous avons établi le bilan hydrologique du réservoir de Boura. Certaines composantes de ce bilan ont été estimées à travers une approche basée sur le principe de conservation des volumes. Les données obtenues ont servi d’une part à calibrer un modèle hydrologique (modèle GR4J) et un modèle d’allocation de l’eau (modèle WEAP), et d’autre part à tester l’outil d’optimisation élaboré à l’aide des méthodes évolutionnaires (algorithme génétique mono-objectif) pour la gestion des réservoirs sous différentes contraintes. Les modèles GR4J et WEAP calés ont permis respectivement de faire des projections sur les apports du bassin versant en amont du barrage de Boura et de simuler le système modélisé sous les scénarios de changement climatique issues du modèle climatique régional RCA4 (sous les scénarios d’émission RCP4.5 et RCP8.5). Un ensemble d’indices de performance ont servi à évaluer la performance du système à partir des sorties de WEAP pour différents horizons de gestion (trois périodes de 30 ans chacune).
Le bilan global du réservoir de Boura sur les 2 années de suivi hydrologique a indiqué que : de l’eau mobilisée par le réservoir, 60% s’évaporent, 24% s’infiltrent et 19% sont prélevés pour satisfaire les demandes, en particulier les demandes d’irrigation. Ainsi, une faible proportion des volumes d’eau mobilisés est destinée aux usages actuels. Cette analyse confirme l’utilisation non optimale du réservoir de Boura. L’application de l’outil de gestion développé au cas réel du système modélisé de Boura a montré son efficacité à générer des fournitures optimales en eau destinées à satisfaire au mieux les besoins d’irrigation selon le problème formulé. La performance de cet outil dépend fortement de la qualité des données en entrée. L’outil développé peut contribuer à l’amélioration de la gestion des ressources en eau des systèmes de petits réservoirs au Burkina Faso, voire en Afrique.
L’analyse des changements sur les pluies moyennes annuelles et l’évapotranspiration potentielle (ETP) moyenne annuelle entre les horizons futurs (2020, 2050 et 2080) et la période de référence 1971-2000 a montré des tendances à la hausse avec des augmentations allant jusqu’à 23% et 9% respectivement sur les pluies et l’ETP dépendant du scénario RCP4.5 ou RCP8.5 considéré.
Ces hausses des pluies et de l’ETP projetées se traduiront par une forte variabilité interannuelle des apports futurs d’eau au réservoir de Boura, ce qui pourrait nécessiter un rehaussement de la digue pour répondre aux exigences des demandes futures en eau d’irrigation. Cependant, les indices de performance du système modélisé ont montré qu’on pourrait observer des défaillances dans la satisfaction des demandes agricoles en eau dans le futur. En termes de performance globale, les critères de fiabilité et vulnérabilité seront affectés par le changement climatique, surtout en cas d’un accroissement de la demande quel que soit le scénario RCP4.5 ou RCP8.5 considéré. A cet effet, des propositions ont ainsi été faites pour une gestion améliorée de l’hydro-système de Boura.

Présentation (2iE)

Version intégrale

Page publiée le 13 décembre 2016, mise à jour le 3 juillet 2017