Risques D’inondation Et Proposition D’un Plan D’évacuation Des Eaux De Pluie Dans La Ville De Kantché, Région De Zinder Au Niger

Le Niger connait une hausse exponentielle du nombre d’inondations consécutives à de fortes pluies. Ce nombre est passé en moyenne à moins de deux (2) par an avant 1990 à plus de huit (8) par an au cours des années 2000. Ainsi, ces inondations surviennent chaque année dans l’ensemble des villes nigériennes mais aussi les zones rurales. La présente étude porte sur le cas de la ville de Kantché dans la région de Zinder qui, avec une population de 27615 habitants en 2012, est sujette aux inondations récurrentes et aux problèmes d’assainissement liés à la mauvaise gestion des eaux pluviales. A titre d’exemple cette commune a connu des inondations graves au cours des années 1998, 2007, 2012 et tout récemment en 2016, 2017 et 2018. Ces inondations ont occasionné de nombreux dégâts matériels : Effondrement d’habitations, des puits, ruptures des digues, perte de bétail, et perte en vies humaines. L’objectif global de l’étude vise à analyser les facteurs de l’augmentation du ruissellement et de la recrudescence des inondations dans cette commune afin de proposer un plan d’évacuation des eaux pluviales. A travers une approche diachronique, il s’agit d’analyser les cartes d’occupation de sol dans le bassin versant de cette ville afin de faire un lien entre celles-ci et l’augmentation de ruissellement et du ravinement. Les données topographiques et géomorphologiques couplées aux observations de terrain, plus les informations collectées auprès des populations de Kantché permettent d’établir une cartographie des zones à risque d’inondation afin de proposer un plan d’évacuation des eaux pluviales efficace. Niger faces very high raise in number of floods resulting from heavy rains. The average passes from two (2) per year before 1990 to over than eight (8) in the years 2000. These occur not only in towns, cities but also in Nigerien rural areas. This study deals with in the town of Kantche in Zinder region with a population of 27,615 people in 2012 and subjected to recurrent floods and sanitation problems in connection with the mismanagement of rain water. The commune has witnessed severe floods in 1998, 2007, 2012 and very recently in 2016, 2017 and 2018 the floods have engendered a number of damages: house and wells collapses, levee ruptures, kettle and even human loss. The overall objective of this study is to analyze factors that enhance the streaming and the recrudescence of floods in that community in to suggest vital solutions. Through this diachronic approach, land occupation maps are analyzed in the town basin in order to establish a link between the land occupation and the high streaming and furrow. Topographic and geomorphological data combined with field observations and information obtained from Kantché populations will enable us to mapping flood risk zone in order to work out an efficient rain water draining map

Spatial dynamic of mobile dunes, soil crusting and Yobe’s bank retreat in the Niger’s Lake Chad basin part: Cases of Issari and Bagara

The process of desertification is accelerated in the northern part of Lake Chad basin since the early 1970. Those processes linked to the recurrent drought and a heavy human pressure induced a great environmental damages. So this study based on diachronic cartography (1957, 1975 and 2007) aimed to describe and quantify the degradation dynamics in the contrasting Niger’s Lake Chad basin part. Thus significant environmental changes have been observed in this area from 1957 to 2007. Indeed in the Manga, the natural commodities and fields were threatened by mobile dunes making blocking with sand: the mobile dunes spread from ~200 ha in 1975 to ~900 ha in 2007 while they had not watched in 1957. In the fluvio-deltaic area of Kadzell, the soil crusting and the Yobe River retreat remain the major damages. The crusting area has been multiplied by more than two while the lateral migration of the Yobe bank reached near of 3 m.yr-1. This study highlights the key role of man in the process of degradation related to climate parametersKey words: Lake Chad, degradation dynamics, soil crusting, dunes, human activities

Dynamique Hydro-Erosive Actuelle Des Bassins Versants Endoreiques De La Region De Niamey (Sud-Ouest Du Niger)

La généralisation du ravinement et la baisse de la productivité des terres sont quelques-unes des principales contraintes qui assaillent l’utilisation des sols au Sahel. Pour gérer efficacement ces sols, une évaluation des processus hydro-érosifs est nécessaire. Ce travail a ainsi pour objectif d’analyser la dynamique hydro-érosive sur un site expérimental installé depuis 2004 dans la région de Niamey (Niger). Sur ce site, le dispositif de mesure est composé de huit parcelles de mesures de ruissellement et d’érosion, des stations hydrométriques à l’exutoire des deux bassins versants endoréiques et de plusieurs piquets destinés aux suivis morpho-dynamiques des ravines. Après une décennie d’observation, les ruissellements mesurés sur les parcelles se caractérisent par une dynamique saisonnière croissante sur les surfaces encroûtées (croûtes biologique et d’érosion) et décroissante sur les surfaces cultivées. Le coefficient de ruissellement varie de 5 % sur la surface cultivée à 58 % sur la croûte d’érosion. Au cours des 10 années de mesure, ce coefficient a connu une forte croissance en particulier sur la jachère (+ 80 %) et sur la surface cultivée (+ 300 %), traduisant ainsi la dégradation des sols. A l’échelle des bassins versants, l’augmentation du coefficient de ruissellement s’accompagne d’une érosion aréolaire qui décape le sol à une vitesse moyenne de 5 mm/an et d’une érosion linéaire active, de l’ordre de 4 m3/an au niveau des ravines suivies. Les transferts sédimentaires qui en résultent agissent sur le fonctionnement morpho-sédimentaire des cours d’eau. Des aménagements antiérosifs sont nécessaires pour dissiper les processus hydro-érosifs et préserver les services écosystémiques des sols des bassins. Widespread gullying and the declining land productivity are some of the main constraints plaguing land use in the Sahel. In order to effectively manage these soils, it has become necessary to assess the hydro-erosive processes. The current study, thus, aims at analyzing the hydro-erosion dynamics on an experimental site installed since 2004 in the Niamey region (Niger Republic). On this site, the measurement device is made up of eight runoff and erosion measurement plots, hydrometric stations at the outlet of the two endorheic watersheds and several stakes intended for morpho-dynamic monitoring of the gullies. After a decade of observation, the runoff measured on the plots is characterized by an increasing seasonal dynamic on encrusted surfaces (biological and erosion crusts) and a decreasing one on cultivated surfaces. The runoff coefficient varies from 5% on the cultivated area to 58% on the erosion crust. Over the 10 years of measurement, this coefficient has greatly increased, especially on the fallow (+ 80%) and on cultivated area (+ 300%); this increase consequently reflects soil degradation. At the watershed scale, the increase in the runoff coefficient is accompanied by area erosion (or the erosion of the area out of the basin) which strikes the soil at an average speed of 5 mm/year and active linear erosion measuring 4 m3/year as observed at the monitored (the ongoing investigated) gullies. The resulting sediment transfers act on the morpho-sedimentary functioning of rivers. Anti-erosion facilities are necessary to dissipate the hydro-erosive processes and preserve the ecosystem services of the soil in the basin

Impact of Drought and Land – Use Changes on Surface – Water Quality and Quantity: The Sahelian Paradox

International audienceAfrique de l'Ouest a connu des conditions de sécheresse depuis la fin des années 1960. Cette tendance a été particulièrement évident dans le Sahel, mais semble avoir atténué dans la dernière décennie dans les régions orientales et centrales de cette région. D'autre part, la pluviométrie annuelle reste très faible dans la partie ouest du Sahel [ 1 ]. Une diminution correspondante a également été observé dans le débit moyen annuel des fleuves Sénégal et Niger, qui sont le plus grand dans la région et principalement alimenté par l'eau provenant de régions tropicales humides. Toutefois, le pourcentage de diminution du débit annuel moyen était presque deux fois plus grande que la diminution des précipitations [ 2 ] pour la période 1970-2010. Des tendances similaires ont été observées sur des réseaux hydrographiques plus petits. En revanche, même si le Sahel et la plupart de l'Afrique de l'Ouest ont connu la sécheresse aussi importante au cours des 40 dernières années, les coefficients de ruissellement et des débits d'eau ont augmenté dans la plupart des régions du Sahel. Ce phénomène a été appelé «Le Sahel Paradox" après l'augmentation de la nappe phréatique au Niger depuis les années 1960, a été nommé le paradoxe de Niamey et attribués à des changements importants dans l'utilisation des terres. Le les (Afrique multidisciplinaire de la mousson d'analyse) programmes AMMA HAPEX-Sahel (hydrologique et Expérience atmosphérique pilote) et ont fourni, parmi de nombreux résultats complets, les mesures de valeur portant sur les variations spatiales et temporelles de la teneur en eau du sol sahélienne ainsi que de l'infiltration de l'eau à travers les couches profondes du sol de la zone non saturée. Le but de ce chapitre est de fournir un aperçu du comportement hydrologique en Afrique de l'Ouest basée sur le point, locale, méso et échelles régionales observations

Observed long-term land cover vs climate impacts on the West African hydrological cycle: lessons for the future ? [P-3330-65]

West Africa has experienced a long lasting, severe drought as from 1970, which seems to be attenuating since 2000. It has induced major changes in living conditions and resources over the region. In the same period, marked changes of land use and land cover have been observed: land clearing for agriculture, driven by high demographic growth rates, and ecosystem evolutions driven by the rainfall deficit. Depending on the region, the combined effects of these climate and environmental changes have induced contrasted impacts on the hydrological cycle. In the Sahel, runoff and river discharges have increased despite the rainfall reduction (“less rain, more water”, the so-called "Sahelian paradox "). Soil crusting and erosion have increased the runoff capacity of the watersheds so that it outperformed the rainfall deficit. Conversely, in the more humid Guinean and Sudanian regions to the South, the opposite (and expected) “less rain, less water” behavior is observed, but the signature of land cover changes can hardly be detected in the hydrological records. These observations over the past 50 years suggest that the hydrological response to climate change can not be analyzed irrespective of other concurrent changes, and primarily ecosystem dynamics and land cover changes. There is no consensus on future rainfall trend over West Africa in IPCC projections, although a higher occurrence of extreme events (rainstorms, dry spells) is expected. An increase in the need for arable land and water resources is expected as well, driven by economic development and demographic growth. Based on past long-term observations on the AMMA-CATCH observatory, we explore in this work various future combinations of climate vs environmental drivers, and we infer the expected resulting trends on water resources, along the west African eco-climatic gradient. (Texte intégral

Evolution of Surface Hydrology in the Sahelo-Sudanian Strip: An Updated Review

In the West African Sahel, two paradoxical hydrological behaviors have occurred during the last five decades. The first paradox was observed during the 1968–1990s ‘Great Drought’ period, during which runoff significantly increased. The second paradox appeared during the subsequent period of rainfall recovery (i.e., since the 1990s), during which the runoff coefficient continued to increase despite the general re-greening of the Sahel. This paper reviews and synthesizes the literature on the drivers of these paradoxical behaviors, focusing on recent works in the West African Sahelo/Sudanian strip, and upscaling the hydrological processes through an analysis of recent data from two representative areas of this region. This paper helps better determine the respective roles played by Land Use/Land Cover Changes (LULCC), the evolution of rainfall intensity and the occurrence of extreme rainfall events in these hydrological paradoxes. Both the literature review and recent data converge in indicating that the first Sahelian hydrological paradox was mostly driven by LULCC, while the second paradox has been caused by both LULCC and climate evolution, mainly the recent increase in rainfall intensity

Etats de surface et fonctionnement hydrodynamique multi-échelles des bassins sahéliens ; études expérimentales en zones cristalline et sédimentaire

This work aims at characterizing and comparing the hydrodynamical functioning at several spatial scales within the granitic-basement and sedimentary zones of Western Niger. Then, a simple hydrological model that could be suitable for use at larger scales is proposed and tested.Qualitatively, the two geological domains have common and specific surface features.The experimental work carried out onto common surface features (biological crust, BIOL; erosion crust, ERO; fallow structural surface, ST and cultivated, C) shows that, at the point scale, ERO has the same hydraulic conductivity K value in both contexts. On the other hand, surfaces features C and especially ST have lower K values in granitic context.Monitoring of the ST and C sites along the rainy season proved the stationarity of the ST conductivity value. On the contrary, K varies widely with the amount of rain received from an initial value of 170 mm/h after weeding down to 20 mm/h (i.e. the ST measured value) after 70 mm of rain and even 10 mm/h after 180 mm of rain. This variation shows the short-term benefit of weeding onto infiltration but a degradation of the soil surface on the long term.At the plot scale (10 m2), runoff measurements are consistent with point measurements. ERO has the same runoff coefficient (Kr) in granitic and sedimentary zones while ST and C surfaces have a higher Kr in granitic context.Runoff monitoring of the granitic site cultivated plots showed that from a total of 63 rain events between 2011 and 2013, 22 had a Kr value higher than the average value (0.25) from which 2/3 are observed after the surface had received more than 70 mm rain after weeding.Results obtained at the two scales (point and 10-m2 plot) are thus consistent and show that the cultivated surface gets crusted and may produce runoff more than fallow ST sites and as much as ERO features.At the basin scale (5 ha), Kr values are higher in the granitic site, not only because of the higher Kr value for a given surface feature but also because of the specific low-infiltrating surfaces which are granite outcrops and gravel crusts (Kr = 0.58).At the three previous scales (point, plot and small basin), runoff volume was found independent of soil initial moisture.Using the previous point-scale results in a Green-Ampt infiltration model led to calibrate the wetting front pressure head for each surface feature and to satisfactorily describe runoff volumes obtained at the plot scale.By estimating runoff with the Green-Ampt infiltration model at any given point, basin-scale hydrograms were obtained by adding the contribution of all elementary surfaces. Assuming no re-infiltration of runoff water within the basins, a simple transfer function was chosen accounting for the distance of each surface to the hydrological network, a constant water velocity of 0.05 m.s-1 and a volume of 3-4 mm of water necessary to fill the kori sand cover, which is much less than that in the sedimentary context. Finally, simulated hydrograms reproduce nicely the measured ones, which offers the perspective of applying some principles of the model to larger basins.Ce travail vise à caractériser et comparer les fonctionnements hydrodynamiques à plusieurs échelles spatiales en zones cristalline et sédimentaire de l’Ouest nigérien et par suite à proposer un modèle simple de fonctionnement hydrodynamique des bassins expérimentaux cristallins qui soit potentiellement transposable aux échelles supérieures.L’analyse qualitative du paysage montre que ces deux domaines ont des états de surface communs et spécifiques.L’étude expérimentale effectuée sur les états de surface communs (surface biologique, BIOL, d’érosion, ERO, structurale, ST-jac, et cultivée, C) montre, à l’échelle ponctuelle, que la surface ERO a la même valeur de conductivité hydraulique K dans les deux contextes. En revanche, les surfaces C et surtout ST ont des conductivités plus faibles en zone cristalline. Le suivi temporel effectué sur ces deux états de surface en zone cristalline a mis en évidence la stationnarité de la conductivité sur ST (jachère de 5 ans) durant la saison des pluies tandis qu'elle varie fortement sur la surface cultivée en fonction du calendrier cultural et du cumul de pluie. K décroit d’une valeur initiale de 170 mm/h après le sarclage à 20 mm/h (soit la conductivité mesurée sur ST) lorsque la surface sarclée reçoit un cumul de pluie de l’ordre de 70 mm. La conductivité atteint même la valeur de 10 mm/h après un cumul de pluie de 180 mm. Cette variation de la conductivité montre l’avantage à court terme du sarclage qui améliore l’infiltration mais qui à long terme tend à dégrader la surface.Les résultats obtenus à l’échelle de la surface élémentaire (10 m²) valident bien les mesures ponctuelles. La surface ERO a le même coefficient du ruissellement (Kr) en zones cristalline et sédimentaire tandis que les surfaces ST et cultivée ont un Kr plus élevé en zone cristalline. L’analyse de l’évolution temporelle du Kr de la surface cultivée du socle a montré que sur 63 événements pluvieux observés entre 2011 et 2013, 22 ont un Kr supérieur à la moyenne (qui est de 0.25) dont près de 2/3 sont observés après plus de 70 mm de pluie qui suivent le sarclage. Les résultats obtenus à ces deux échelles (ponctuelle et surface élémentaire) sont donc cohérents et montrent que la surface cultivée s’encroûte et peut ruisseler plus que la surface ST et autant que la surface ERO. A l’échelle du bassin versant (5 ha), les Kr sont plus élevés sur les bassins cristallins à cause de ces fortes valeurs de Kr des surfaces élémentaires mais aussi parce qu’ils sont composés d’autres surfaces à forte capacité ruisselante que sont la surface d’affleurement du socle altéré et la surface gravillonnaire ayant un Kr de 0.58. A ces trois échelles (ponctuelle, élémentaire, petit bassin), on note la non-dépendance du fonctionnement hydrodynamique à l'état hydrique initial.L’exploitation des résultats ponctuels obtenus sur le site cristallin (conductivité moyenne de BIOL, ERO, et ST et conductivité variable sur la surface cultivée) dans le modèle de Green et Ampt a permis de caler le potentiel de front par état de surface et décrire de manière très satisfaisante les ruissellements mesurés sur les surfaces élémentaires. Sur la base des ruissellements ainsi calculés, nous avons simulé les hydrogrammes à l’exutoire des bassins expérimentaux en assimilant le fonctionnement de ces derniers à celui des surfaces élémentaires en spatialisant leur infiltrabilité. En faisant l’hypothèse d’une ré-infiltration nulle sur les versants, nous avons appliqué une fonction de transfert simple prenant en compte la distance de chaque surface élémentaire par rapport au réseau hydrographique, une vitesse d'écoulement constante et une pluie imbibante de 3 à 4 mm devant saturer la couverture sableuse de ravine, ce qui est beaucoup moins qu'en zone sédimentaire. Finalement, les hydrogrammes simulés reproduisent assez bien les caractéristiques des hydrogrammes mesurés, ce qui offre une perspective d’application de certains principes du modèle sur de plus grands bassins

Soil surface features and hydrodynamical multi-scales behaviour of sahelian basins ; experimental studies in crystalline and sedimentary zones

Ce travail vise à caractériser et comparer les fonctionnements hydrodynamiques à plusieurs échelles spatiales en zones cristalline et sédimentaire de l’Ouest nigérien et par suite à proposer un modèle simple de fonctionnement hydrodynamique des bassins expérimentaux cristallins qui soit potentiellement transposable aux échelles supérieures.L’analyse qualitative du paysage montre que ces deux domaines ont des états de surface communs et spécifiques.L’étude expérimentale effectuée sur les états de surface communs (surface biologique, BIOL, d’érosion, ERO, structurale, ST-jac, et cultivée, C) montre, à l’échelle ponctuelle, que la surface ERO a la même valeur de conductivité hydraulique K dans les deux contextes. En revanche, les surfaces C et surtout ST ont des conductivités plus faibles en zone cristalline. Le suivi temporel effectué sur ces deux états de surface en zone cristalline a mis en évidence la stationnarité de la conductivité sur ST (jachère de 5 ans) durant la saison des pluies tandis qu'elle varie fortement sur la surface cultivée en fonction du calendrier cultural et du cumul de pluie. K décroit d’une valeur initiale de 170 mm/h après le sarclage à 20 mm/h (soit la conductivité mesurée sur ST) lorsque la surface sarclée reçoit un cumul de pluie de l’ordre de 70 mm. La conductivité atteint même la valeur de 10 mm/h après un cumul de pluie de 180 mm. Cette variation de la conductivité montre l’avantage à court terme du sarclage qui améliore l’infiltration mais qui à long terme tend à dégrader la surface.Les résultats obtenus à l’échelle de la surface élémentaire (10 m²) valident bien les mesures ponctuelles. La surface ERO a le même coefficient du ruissellement (Kr) en zones cristalline et sédimentaire tandis que les surfaces ST et cultivée ont un Kr plus élevé en zone cristalline. L’analyse de l’évolution temporelle du Kr de la surface cultivée du socle a montré que sur 63 événements pluvieux observés entre 2011 et 2013, 22 ont un Kr supérieur à la moyenne (qui est de 0.25) dont près de 2/3 sont observés après plus de 70 mm de pluie qui suivent le sarclage. Les résultats obtenus à ces deux échelles (ponctuelle et surface élémentaire) sont donc cohérents et montrent que la surface cultivée s’encroûte et peut ruisseler plus que la surface ST et autant que la surface ERO. A l’échelle du bassin versant (5 ha), les Kr sont plus élevés sur les bassins cristallins à cause de ces fortes valeurs de Kr des surfaces élémentaires mais aussi parce qu’ils sont composés d’autres surfaces à forte capacité ruisselante que sont la surface d’affleurement du socle altéré et la surface gravillonnaire ayant un Kr de 0.58. A ces trois échelles (ponctuelle, élémentaire, petit bassin), on note la non-dépendance du fonctionnement hydrodynamique à l'état hydrique initial.L’exploitation des résultats ponctuels obtenus sur le site cristallin (conductivité moyenne de BIOL, ERO, et ST et conductivité variable sur la surface cultivée) dans le modèle de Green et Ampt a permis de caler le potentiel de front par état de surface et décrire de manière très satisfaisante les ruissellements mesurés sur les surfaces élémentaires. Sur la base des ruissellements ainsi calculés, nous avons simulé les hydrogrammes à l’exutoire des bassins expérimentaux en assimilant le fonctionnement de ces derniers à celui des surfaces élémentaires en spatialisant leur infiltrabilité. En faisant l’hypothèse d’une ré-infiltration nulle sur les versants, nous avons appliqué une fonction de transfert simple prenant en compte la distance de chaque surface élémentaire par rapport au réseau hydrographique, une vitesse d'écoulement constante et une pluie imbibante de 3 à 4 mm devant saturer la couverture sableuse de ravine, ce qui est beaucoup moins qu'en zone sédimentaire. Finalement, les hydrogrammes simulés reproduisent assez bien les caractéristiques des hydrogrammes mesurés, ce qui offre une perspective d’application de certains principes du modèle sur de plus grands bassins.This work aims at characterizing and comparing the hydrodynamical functioning at several spatial scales within the granitic-basement and sedimentary zones of Western Niger. Then, a simple hydrological model that could be suitable for use at larger scales is proposed and tested.Qualitatively, the two geological domains have common and specific surface features.The experimental work carried out onto common surface features (biological crust, BIOL; erosion crust, ERO; fallow structural surface, ST and cultivated, C) shows that, at the point scale, ERO has the same hydraulic conductivity K value in both contexts. On the other hand, surfaces features C and especially ST have lower K values in granitic context.Monitoring of the ST and C sites along the rainy season proved the stationarity of the ST conductivity value. On the contrary, K varies widely with the amount of rain received from an initial value of 170 mm/h after weeding down to 20 mm/h (i.e. the ST measured value) after 70 mm of rain and even 10 mm/h after 180 mm of rain. This variation shows the short-term benefit of weeding onto infiltration but a degradation of the soil surface on the long term.At the plot scale (10 m2), runoff measurements are consistent with point measurements. ERO has the same runoff coefficient (Kr) in granitic and sedimentary zones while ST and C surfaces have a higher Kr in granitic context.Runoff monitoring of the granitic site cultivated plots showed that from a total of 63 rain events between 2011 and 2013, 22 had a Kr value higher than the average value (0.25) from which 2/3 are observed after the surface had received more than 70 mm rain after weeding.Results obtained at the two scales (point and 10-m2 plot) are thus consistent and show that the cultivated surface gets crusted and may produce runoff more than fallow ST sites and as much as ERO features.At the basin scale (5 ha), Kr values are higher in the granitic site, not only because of the higher Kr value for a given surface feature but also because of the specific low-infiltrating surfaces which are granite outcrops and gravel crusts (Kr = 0.58).At the three previous scales (point, plot and small basin), runoff volume was found independent of soil initial moisture.Using the previous point-scale results in a Green-Ampt infiltration model led to calibrate the wetting front pressure head for each surface feature and to satisfactorily describe runoff volumes obtained at the plot scale.By estimating runoff with the Green-Ampt infiltration model at any given point, basin-scale hydrograms were obtained by adding the contribution of all elementary surfaces. Assuming no re-infiltration of runoff water within the basins, a simple transfer function was chosen accounting for the distance of each surface to the hydrological network, a constant water velocity of 0.05 m.s-1 and a volume of 3-4 mm of water necessary to fill the kori sand cover, which is much less than that in the sedimentary context. Finally, simulated hydrograms reproduce nicely the measured ones, which offers the perspective of applying some principles of the model to larger basins