Memoire Online - Les hydro-ecoregions du bassin de la pendjari au benin : analyse des déterminants socio-économiques et environnementaux de la dynamique des écosystèmes naturels

L'étude des caractéristiques physiques et humaines du bassin versant béninois de la Pendjari a permis de mettre en exergue les éléments de détermination des hydro-écorégions. En effet, la topographie formée de deux grandes unités de relief (la chaine de l'Atacora et la plaine de Pendjari) permet à un réseau de cours d'eau quasi temporaires autour de la rivière Pendjari, de drainer les eaux de surface. Le substratum géologique constitué des roches métamorphiques (les quartzites, les schistes, les gneiss, les grès, etc.) et affectées par des chevauchements et des charriages, constituent les premières considérations dans la détermination des hydro-écorégions

du bassin. Les sols de types peu évolués sur quartzites, ferrugineux tropicaux et hydromorphes sur lesquels se développent les formations végétales de types savanicoles en majorité sont régis par un climat de type soudanien à deux saisons (une saison de pluies de 5 à 6 mois et une saison sèche 6 à 7 mois avec 3 à 4 mois d'harmattan). La population sans cesse croissante constituée des peuples Bièli, Waaba, Gulmancé et Otammari et autres, avec l'agriculture comme activité principale, constitue l'un des facteurs déterminants de la dynamiques des écosystèmes naturels au sein des hydro-écorégions du bassin versant de la Pendjari.

CHAPITRE 2 :

Introduction partielle

Ce chapitre présente d'abord le cadre théorique où sont exposés la problématique, les objectifs et les hypothèses de recherche, ainsi que la synthèse bibliographique sur les différents aspects du sujet. Il présente également la clarification des concepts. Quant au cadre méthodologique, il présente les données et les méthodes utilisées pour la détermination des hydro-écorégions et l'analyse des facteurs déterminants de la dynamique des écosystèmes naturels du bassin versant de la Pendjari.

Pagney et Frecaut (1983) ont montré que dans les régions tropicales et subtropicales, on observe une grave dégradation de l'écoulement de surface, puisqu'une forte capacité d'évaporation coïncide avec une pénurie pluviale pratiquement toute l'année. L'irrégularité des précipitations se manifeste par des formes extrêmes : soit les averses énormes, soit les sécheresses climatiques qui déterminent souvent des étiages sévères.

Dans le même sens, le Programme Mondial pour l'Evaluation des Ressources en Eau estimait en 2003 que plusieurs régions tropicales et subtropicales connaîtront vraisemblablement des pluviométries inférieures à celles de la situation actuelle ou plus erratique (Totin, 2005). Vissin (2001) démontre que les systèmes hydrologiques sont non seulement sensibles au forçage pluviométrique mais également à d'autres facteurs (formations géologiques, évaporation, pratiques culturales, pratiques agro-pastorales, usages domestiques) qui accentuent le déficit hydrologique. Selon le PNUD (2004), la biodiversité des eaux continentales accuse un repli général dû principalement à la perturbation de l'habitat, ce qui peut être considéré comme la preuve de la dégradation de l'écosystème.

Ces problèmes deviennent de plus en plus récurrents aux plans international, national et local. Le bassin versant de la Pendjari au Bénin n'est pas en marge de cette situation. En effet, le bassin versant de la Pendjari est une "zone" de réserve d'importance internationale (la RBP), aux potentialités touristiques diverses (Parc national de Pendjari, cascades de Tanongou, paysages pittoresques des flancs de relief). Il est confronté à de nombreux problèmes notamment une baisse de la pluviométrie et du débit hydrologique, des fluctuations pluviométriques aux répercussions importantes sur les ressources en eau et même sur les productions agricoles, une perte progressive de la biodiversité du fait de la pression anthropique sur les ressources naturelles (ressources en eau, sols, formations végétales, etc.)

A ce sujet, Vissin (2007) constate que devant l'accroissement de la demande en eau lié à la croissance démographique et à la multiplication des usages (consommation domestique, industrie, agriculture, élevage, loisirs, etc.), les gestionnaires des ressources en eau doivent faire face aux problèmes de pollution, de mauvaise gestion et de pénurie. Dans ce contexte, on comprend alors aisément la nécessité de mettre au point des outils d'aide à la gestion et à la décision qui permettent de mieux comprendre le fonctionnement des hydrosystèmes naturels et le devenir de l'eau dans l'environnement. A l'instar du pays, on peut noter que la gestion des hydrosystèmes ou écosystèmes aquatiques dans le bassin versant de la Pendjari se base uniquement sur les statistiques hydrologiques et pluviométriques tout en considérant les données liées aux pressions humaines et les données socio-économiques.

Il se pose le problème de méthode scientifique permettant, autant pour la compréhension du fonctionnement physique et écologique des milieux aquatiques que pour une gestion des ressources naturelles, d'avoir une perception globale et complète des hydrosystèmes. Il est donc nécessaire d'envisager d'autres approches d'analyse des facteurs de la dynamique des écosystèmes pour une gestion plus efficace des hydrosystèmes.

Il existe l'approche des hydro-écorégions déjà éprouvée, mise au point par Wasson et al. Elle est appliquée à la présente étude sur le bassin versant de la Pendjari pour une meilleure gestion intégrée des écosystèmes

Les recherches portent donc sur « Les Hydro-Ecorégions du bassin de la Pendjari : Analyse des déterminants socio-économiques et environnementaux de la dynamique des écosystèmes naturels ». L'application de cette approche vise principalement à analyser les facteurs déterminant la dynamique des écosystèmes naturels du bassin versant de la Pendjari.

y' Quelles sont les hydro-écorégions identifiables dans le bassin versant béninois de la Pendjari ?

y' Quels sont les déterminants de la dynamique des écosystèmes naturels dans chaque hydro-écorégion?

y' Quelles pourraient être les pratiques et les mesures appropriées pour une utilisation et une gestion durable des écosystèmes naturels du bassin versant béninois de la Pendjari ?

y' Quelles sont les stratégies d'adaptation mises en oeuvre par les populations face à la dynamique des écosystèmes naturels dans les hydro-écorégions du bassin versant de la Pendjari ?

Pour apporter des approches de réponses à ces diverses questions, les hypothèses suivantes ont été formulées.

L'approche des hydro-écorégions permet une meilleure compréhension du fonctionnement physique et écologique des écosystèmes naturels du bassin versant béninois de la Pendjari.

Contribuer à la compréhension du fonctionnement physique et écologique des écosystèmes naturels du bassin versant de la Pendjari à travers l'approche des hydro-écorégions.

Sans être exhaustif, la synthèse bibliographique prend en compte plusieurs travaux réalisés antérieurement dans le domaine de l'eau, sur les hydro-écorégions, la dynamique des écosystèmes et les stratégies d'adaptation conformément aux thématiques développées dans ce travail.

Natta (1999) dans ses travaux sur "occupation, exploitation du sol et organisation spatiale chez les Betammaribe du nord Bénin", explique que les Betãmmaribe dans le Nord-Ouest du Bénin se sont installés sur la chaîne de l'Atacora depuis des lustres. L'appropriation et l'accessibilité de la terre sont régies par une tradition foncière assez rigoureuse. Les zones écologiques sont établies à partir du ratio population/ressources naturelles. Les paysans ont développé des techniques endogènes particulières pour lutter contre l'érosion des sols sur la base des précipitations, du relief, de la fragilité et de l'appauvrissement des sols.

Andriamahefa (1999) effectue des plans d'informations, d'outils et d'analyse à l'échelle du bassin versant de la Loire dans l'objectif de mieux caractériser et valider les hydro-écorégions établies empiriquement à partir des structures physiques globales et des caractéristiques anthropiques des cours d'eau et des bassin versants. Il est parti de l'idée que « les théories sur l'organisation des systèmes (Allen et Star, 1982) nous apprennent que les structures à large échelle gouvernent généralement celles à grain fin et la plupart des procédures de classification des systèmes aquatiques se basent sur de fortes associations et interactions entre les écosystèmes terrestres et aquatiques (Hynes, 1975) » et que « la méthode des écorégions (Omernik et Gallant, 1986) ou hydro-écorégions (Wasson et al., 1993) s'appuie sur ces propriétés et identifie des limites à travers l'analyse des régions écologiques homogènes».

En étudiant les "Stratégies d'adaptation aux contraintes hydriques et climatiques chez les B°tãmmarib° de l'Atacora", Gnitona (2000) montre que les peuples en l'occurrence les Betãmmaribe, dans le Nord-Ouest du Bénin ont des stratégies d'adaptation aux contraintes hydriques et climatiques, ce qui démontre que les autochtones du nord-ouest du Bénin connaissent bien les potentialités et les contraintes de leur environnement. Le choix des variétés culturales, de la période de semis sont des pratiques liées aux variations interannuelles des précipitations. La disposition des billons et le choix des pratiques culturales dépendent de la nature des terrains : plaine, plateau, collines ou montagne. Mais ces pratiques culturales ne sont pas efficaces et dégradent l'environnement.

Wasson et al. (2004), a publié un article sur « les Hydro-écorégions : une approche fonctionnelle de la typologie des rivières pour la Directive Cadre Européenne sur l'Eau ». L'une des

principales innovations de la DCE est de faire référence au contexte géographique naturel. Partant des données de base sur les caractéristiques physiques naturelles (géologie, relief, climat), la délimitation des hydro-écorégions (HER) devra rechercher les discontinuités naturelles pour chacun des paramètres et les concordances régionales de leur distribution. Il souligne les points importants de la méthode de délimitation des hydro-écorégions et identifie 22 HER de niveau 1 pour la France métropolitaine. Les critères qui ont permis ces délimitations sont : la géologie (structure lithologique et propriété des roches à savoir la dureté, perméabilité, l'influence sur la chimie l'eau), le relief (l'altitude, la pente des versants et des vallées), le climat (les précipitations, la température).

Chandesris et al. (2005) ont délimité les hydro-écorégions de la Martinique et ont fait des propositions de régionalisation des écosystèmes aquatiques en vue de l'application de la Directive Cadre Européenne sur l'Eau (DCE).

Dans sa recherche sur "les facteurs de la diversité floristique des versants du massif de l'Atacora : Secteur Perma-Toucountouna (Bénin)", Tente (2005) identifie les activités humaines néfastes qui dégradent les écosystèmes dans le Secteur Perma-Toucountouna (Nord-Ouest du Bénin). Il cite l'exploitation des pierres, l'expansion urbaine liée à la forte croissance démographique, les incendies répétés et les coupes abusives de bois. Il identifie trois ordres de régression des formations végétales et démontre que la régression d'ordre 3 est la forme très poussée de la dégradation où les galeries forestières deviennent des savanes à emprise agricole dans un intervalle de temps de plus en plus réduit : en 20 ans (1975 - 1994) puis en 10 ans (1994-2003). Il analyse les fonctions des écosystèmes saxicoles et les facteurs déterminants de la dynamique des écosystèmes du secteur d'étude.

Déjà plus tôt (en 2002) le même auteur démontrait que les facteurs de régressions des écosystèmes naturels sont d'ordre naturel et anthropique. Pour lui, la dégradation de l'environnement dans le Nord-Ouest du Bénin est la conséquence d'une mauvaise pratique agricole, d'un système d'élevage rudimentaire et d'une exploitation forestière irrationnelle, et que l'harmattan est un facteur naturel qui vient accentuer les conditions d'aridité de la saison sèche et participer à la dégradation du couvert végétal.

La recherche sur "les hydro-écorégions du bassin versant béninois de la Pendjari requiert la compréhension de certains concepts utilisés dans ce travail. Ainsi, une clarification des concepts est nécessaire et permet d'élucider le sujet.

Ce concept amène à se rapporter à la théorie d'analyse typologique du paysage qui repose sur la conception structurale du milieu découpé en enceintes emboitées, et définit l'enchainement des unités spatiales comme suit : Zone - Domaine - Région - Paysage - Segment de paysage - Géon - Géotope (Richard, 1989). Sans aller en détail dans la définition de chaque concept de l'enchainement de ces unités spatiales, nous nous intéressons au concept de "Région", racine du concept d'"Hydro-écorégion".

Frey (1975) décrit et définit l'existence d'une région dès lors qu'on y observe des schémas particuliers et originaux. Du point de vue dimensions, une région a un rayon variant de 1000 m à 100 km (Demangeot, 1976). Pour Hart (1982), "une région correspond à une ou plusieurs zones homogènes qui diffèrent d'autres zones. En d'autres termes, la variance intra-région est inférieure à la variance inter-région". Cet auteur note que le concept de « région » est le procédé courant et efficace pour organiser, présenter les informations et promouvoir la communication. Wiken (1986) définit une région comme étant une aire ou une zone géographique définie par une ou plusieurs caractéristiques ou traits communs qui lui confèrent une certaine homogénéité et la rendent différente des régions environnantes. Il ajoute que la régionalisation consiste à découper une surface ou une zone par l'utilisation de plusieurs critères afin d'organiser des milieux dans un ensemble spatial complexe.

Une région est une entité spatiale homogène définie par un certain nombre de caractéristiques ou traits qui la rendent différente des autres entités spatiales.

"Le terme d'écorégion a été inventé en 1967 par Crowley, et la première cartographie de la classification des régions écologiques est établie par Bailey en 1976 sur l'ensemble des Etats-Unis" (Andriamahefa, 1999).

Pour Bailey (1976), à l'échelle écorégionale, les unités écologiques sont identifiées par les différences de régimes climatiques globaux, continentaux et régionaux et la physiographie brute. Le principe de base est que le climat régit des gradients d'énergie et d'humidité, agissant de ce fait en tant que contrôle primaire des écosystèmes localisés.

L'approche d'Omernik (1987), pour définir les écorégions, fournit une structure permettant d'évaluer la gestion de l'environnement à large échelle. Elle est basée sur l'hypothèse que les

écosystèmes et leurs composants affichent des modèles régionaux qui sont reflétés dans les combinaisons spatiales de facteurs causaux, tels que climat, sol, géologie, végétation, et physiographie.

De toutes ces définitions et approches, nous déduisons qu'une écorégion est une entité spatiale homogène définie sur la base de critères écologiques, se distinguant par le caractère unique de sa morphologie, de sa géologie, de son climat, de ses sols, de ses ressources en eau, de sa faune et de sa flore.

Appliqué aux écosystèmes aquatiques, et particulièrement aux cours d'eaux, le concept d'écorégion demande à être adapté aux spécificités de ces milieux (Wasson, et al., 2001). Lorsque Hynes (1975) énonce le principe selon lequel « la vallée gouverne le cours d'eau », le concept d'écorégion fut rapidement porté au niveau de contrôle du bassin versant par les chercheurs de l'US Environmental Protection Agency (US EPA) du laboratoire de Corvallis (Oregon) (Lotspeich, 1980 ; Frissell, et al., 1986). Ces auteurs ont centré leur approche sur le contrôle géomorphologique des écosystèmes d'eau courante à travers l'emboîtement hiérarchique des facteurs physiques depuis le bassin jusqu'à l'habitat aquatique. D'où l'idée développée dans le même laboratoire de Corvallis par Omernick (1987), d'utiliser un cadre écorégional pour classifier les cours d'eau. Cette idée propose les « aquatic ecoregions » pour les USA (Wasson et al.,, 2001, Chandesris et al., 2001). Cependant, Omernick abandonne rapidement la qualification « aquatique », et de ce fait l'usage indiscriminé du terme « écorégion » a pu brouiller des concepts. Il reprend le principe d'une classification par les facteurs de contrôle et met clairement en avant, dans la logique de l'US EPA, la géologie, le relief et le climat, associés à la végétation et à l'usage des sols, pour définir ses écorégions aquatiques (Wasson, et al., 2001).

En application au milieu aquatique en France, cette approche a été préconisée et développée sous le vocable « hydro-écorégion » (HER) (Wasson, 1989). Wasson et al. (2001) expliquent que l'approche qui a été préconisée et développée en France sous le vocable « hydro-écorégion » (HER), est clairement dérivée des concepts et méthodes de l'US EPA, et que les déterminants primaires utilisés sont la structure géophysique (géologie, géomorphologie, relief) et le climat, la végétation étant utilisée comme un indicateur de ces facteurs.

L'approche des hydro-écorégions a été initialement développée sur le bassin de la Loire (117000 km²) dans le cadre d'une convention avec le ministère de l'environnement, en collaboration étroite avec le CRENAM (Université de Saint Etienne et CNRS). Wasson, et al. (1995) et Wasson (1996) ont basé leur démarche de régionalisation sur la hiérarchisation des facteurs de contrôle du fonctionnement physique et écologique des hydrosystèmes. Les déterminants "de

premier ordre" sont la géologie, le climat, et le relief qui sont des facteurs facilement cartographiables.

Elle a été poursuivie en Amérique latine sur le bassin amazonien bolivien. Dans le cadre de l'élaboration d'outils de diagnostic pour la mise en oeuvre de la Directive Cadre Européenne sur l'Eau (DCE), la même approche a été appliquée à l'île de la Réunion (située dans la partie ouest de l'océan Indien, dans l'archipel des Mascareignes : île Maurice, Rodrigues, île de La Réunion). Elle a été appliquée également en Guadeloupe (dans l'archipel des Petites Antilles de l'océan Atlantique), en Guyane (situé au Nord Est de l'Amérique du Sud et frontalier avec le Brésil à l'Est et au Sud, et le Surinam à l'Ouest) et en Martinique (île montagneuse tropicale de l'archipel des Caraïbes, située sur l'Arc Antillais, dans l'archipel des Petites Antilles de l'océan Atlantique).

Ce qui démontre le caractère transposable de cette approche dans des contextes géographiques très différents. Le tableau I présente la synthèse des études réalisées sur les hydro-écorégions.

Auteurs	Années	Lieu	Critères	Nombre hydro-écorégions
Wasson et al.	1993	Bassin de la Loire	Géologie, climat, relief	- 6 HER de niveau 1 - 16 HER de niveau 2
Jean-Gabriel WASSO	2001	Bassin amazonien bolivien	Géologie, climat, relief	- 17 HER de niveau 1 - 33 HER de niveau 2
Jean-Gabriel WASSON, André CHANDESRIS, Hervé PELLA, Laurence BLANC	2002	France métropolitaine	géologie, relief, climat	- 22 HER de niveau 1 - 117 HER de niveau 2
Jean-Gabriel WASSON, André CHANDESRIS, Hervé PELLA	2004	Guadeloupe	géologie, relief, climat	- 2 HER de niveau 1 - 2 HER de niveau 2
Jean-Gabriel WASSON, André CHANDESRIS, Hervé PELLA	2004	Île de la Réunion	géologie, relief, climat	- 6 HER de niveau 1 -
André CHANDESRIS, Jean-Gabriel WASSON, Hervé PELLA	2005	Guyane	géologie, relief, climat	- 2 HER de niveau 1 - 4 HER de niveau 2
	2005	Martinique	climat, géomorphologie et géologie	- 2 HER- de niveau 1 - 2 HER- de niveau 2

L'hydro-écorégion de niveau 1 (HER-1) est identifiée sur la base des critères de géologie, du relief et du climat. Elle présente une formation géologique unique, un type de relief unique et un type climat unique. C'est le niveau majeur de classification et d'hiérarchisation des HER. L'hydro-écorégion de niveau 2 (HER-2) est identifiée sur la base des critères morphologiques et hydrologiques des masses d'eau.

L'hydro-écorégion de niveau 3 (HER-3) est le niveau où l'HER est identifiée en considérant, outre les critères de niveau 1 et 2, les critères de diversité biologique, de l'hydrochimie, des facteurs socio-économiques, etc.

Les hydro-écorégions de niveau 2 servent à préciser la variabilité interne des hydro-écorégions de niveau 1 (Wasson et al., 2002) et les hydro-écorégions de niveau 3 servent à préciser la variabilité interne des hydro-écorégions de niveau 2.

La démarche repose sur une approche descendante utilisant les déterminants primaires de fonctionnement des hydrosystèmes (géologie, relief, climat) pour la classification (Chandesris et al., 2005). L'approche descendante permet de définir deux niveaux hiérarchiques : le niveau 1 (HER-1) correspond aux grands ensembles géophysiques et climatiques, et le niveau 2 (HER-2) correspond à des variations régionales à l'intérieur de ces types ou, dans certains cas, à des « exceptions typologiques » dans des ensembles par ailleurs beaucoup plus homogènes (Wasson et al., 2002).

De ce qui précède, nous déduisons qu'une hydro-écorégion est une entité spatiale homogène se distinguant par le caractère unique de son climat, sa géologie et son relief.

Dans le cas de cette étude sur le bassin versant de la Pendjari, nous avons choisi d'appliquer la même approche, mais sans aller dans le détail de hiérarchisation et de classification des hydro-écorégions. Nous nous contenterons de déterminer les hydro-écorégions au niveau 1 et de décrire leurs caractéristiques en raison des données et informations disponibles.

La hiérarchisation et la classification des cours d'eau au sein des hydro-écorégions ne doivent pas être confondues à la hiérarchisation ni à la classification des hydro-écorégions.

Selon le Dictionnaire Universel (éd. 2009), un déterminant est un élément qui amène à prendre une décision ; un facteur qui détermine une action, qui exerce une action spécifique. Le Petit Larousse (éd. 2009) définit un facteur comme étant un agent, un élément qui concourt à un résultat. Pour le Thésaurus (éd. 2010), un facteur est un agent, une cause efficiente, une cause formelle, un catalyseur, un principe actif, un principe à l'oeuvre.

Ainsi, nous déduisons en simplifiant qu'un déterminant est un élément ou un agent qui exerce une action spécifique qui concourt à un résultat.

On parlera de facteurs déterminants pour mettre l'accent sur la primauté des déterminants.

Brunet et al. (1992) définissent le bassin versant comme toute étendue qui est en amont d'une station de mesure et dont les eaux "versent" en ce point. Pour Georges et Verger (1996), un bassin versant encore appelé bassin hydrologique ou bassin de drainage, est l'espace géographique alimentant un cours d'eau et drainé par lui. Amoussou (2005) déduit de ces deux définitions qu'un bassin versant ou bassin de drainage en un point est l'ensemble du territoire drainé par un cours d'eau principal et ses tributaires. Pour lui, les eaux souterraines, qui alimentent les cours d'eau durant les périodes d'étiage, font partie intégrante du bassin versant au même titre que les eaux de surface.

Dans le cas de cette étude, un bassin versant est l'espace géographique drainé par un cours d'eau principal et ses tributaires et a pour limite la ligne de partage des eaux le séparant des bassins versants adjacents. Le bassin versant béninois de la Pendjari est l'espace géographique de la République du Bénin qui alimente la rivière Pendjari.

Le terme hydrosystème ne figure ni dans le Larousse, ni dans le Robert, ni dans le Dictionnaire Universel de la Langue Française. La notion et le terme d'hydrosystème appliqués au bassin versant ont commencé à être utilisés dans les années 1960 par les géomorphologues et les hydrologues anglo-saxons (notamment Chorley, 1962 et Chow, 1965).

Roche (1963) donne la définition suivante pour "système d'eau" : « Tout ensemble hydrologique comportant ou non des aménagements : le réseau hydrographique d'un bassin en est un exemple. On dit aussi "système hydrologique".

La définition de l'Encyclopédie AXIS (Dacharry, 1993), indique qu'un hydrosystème est : « Une portion de l'espace où, dans les trois dimensions, sont superposés les milieux de l'atmosphère, de la surface du sol et du sous-sol, à travers lesquels les flux hydriques sont soumis à des modes particuliers de circulation. L'hydrosystème est le siège, sous l'effet de l'eau, de transformations car, en toutes ses phases, le cycle de l'eau a d'étroits rapports avec d'autres cycles physiques, géochimiques et biologiques de l'environnement terrestre. »

D'après le Glossaire National des SDAGE, O.I.E. (1995), un hydrosystème est un "Système composé de l'eau et des milieux aquatiques associés dans un secteur géographique délimité, notamment un bassin versant".

Dans le cadre de ce travail, nous nous limiterons à la définition du SDAGE de l'Agence de l'Eau Rhin-Meuse (1996), selon laquelle un hydrosystème est : « une partie terrestre du cycle de l'eau limitée à un secteur géographique déterminé, notamment un bassin versant et/ou un aquifère ».

Le terme écosystème a été introduit par le botaniste anglais George Tansley en 1935 à partir du mot grec Oïkos qui signifie habitat et du mot systema qui veut dire réunion de plusieurs corps en un ; pour ainsi qualifier l'ensemble d'une communauté végétale et de son milieu considéré comme une unité (Encyclopédie Universelle).

Selon le dictionnaire de Géographie (George, 1984), un écosystème est l'unité structurelle élémentaire de la biosphère définie comme étant une partie de l'espace terrestre émergé ou aquatique, qui présente un caractère d'homogénéité au point de vue topographique, microclimatique, botanique, zoologique, hydrologique et géochimique.

Pour Emmanuel (2003), un écosystème est l'unité écologique de base en laquelle peuvent se réduire les systèmes écologiques plus complexes. Un écosystème est constitué au plan structural par l'association de deux composantes en constante interaction l'une avec l'autre : un environnement physico-chimique, abiotique, spécifique, ayant une dimension spatio-temporelle bien définie, dénommé biotope, associé à une communauté vivante, caractéristique de ce dernier, la biocénose, d'où la relation : Ecosystème = biotope + biocénose (RAMADE, 1998)

Dans cette étude, un écosystème est défini comme étant un ensemble d'êtres vivants et de leur milieu, considéré comme une unité structurelle élémentaire d'une partie de l'espace terrestre émergé ou aquatique.

Alors, un écosystème naturel est un écosystème qui n'a pas été sensiblement modifié par l'activité humaine par opposition à un écosystème artificiel qui est un écosystème créé par l'homme.

Les écosystèmes naturels dans le cas de cette étude regroupent les écosystèmes aquatiques (les cours et plans d'eau) et les écosystèmes terrestres notamment les formations végétales.

La clarification de ce concept nous renvoie au concept de « dynamique des états de surface » dont l'expression "états de surface" a été largement explicitée par plusieurs auteurs. En effet, selon Casenave et Valentin (1989), Beauchamp (2001), Vissin (2007) et Amoussou (2010), le terme "états de surface" désigne « un système de surfaces élémentaires à un instant donné, système qui constitue un ensemble homogène au sein duquel les différentes composantes entretiennent des relations fonctionnelles quant au ruissellement et à l'infiltration ». Parmi les surfaces élémentaires figurent le couvert végétal, la surface du sol et son organisation superficielle (Escadafal, 1981). D'après Leduc (1999), la reconnaissance des surfaces élémentaires est ainsi associée à la description du couvert végétal, du couvert minéral et du

micro-relief. Vissin (2007) déduit qu'"on peut donc les définir comme l'ensemble des caractéristiques topographiques ainsi que la structure et les caractéristiques physionomiques de la couverture végétale et des formes d'utilisation du sol".

A la lumière de ce concept et de celui d'"écosystème", il ressort que les états de surface sont les écosystèmes naturels y compris les champs et jachères sans oublier les habitations humaines. Ainsi, dans le cas de cette étude, on entend par dynamique des écosystèmes naturels, le changement des caractéristiques physionomiques du couvert végétal d'un espace terrestre donné (y compris les écosystèmes aquatiques), et des types d'occupation de cet espace.

Il s'agit en fait d'analyser la dégradation des écosystèmes à partir de l'exploitation des cartes d'occupation du sol.

Le mot "biodiversité" est un néologisme composé à partir des mots biologie et diversité. La biodiversité désigne la diversité du monde vivant au sein de la nature.

L'expression "biologycal diversity" a été inventée par Thomas Lovejoy en 1980 tandis que le terme "biodiversity" lui-même a été inventé par Walter G. Rosen en 1985 lors de la préparation du "National forum on biologycal diversity" organisé par le National Research Council en 1986 ; le mot "biodiversité" apparait pour la première fois dans une publication en 1988 lors que l'entomologiste américain Edward O. Wilson en fait le titre du compte rendu de ce forum. Le mot "biodiverity" avait été jugé plus efficace en termes de communication que "biological diversity".

En juin 1992, le sommet planétaire de Rio de Janeiro a marqué l'entré de force sur la scène internationale de préoccupation et de convoitises vis-à-vis de la diversité du monde vivant.

La Convention sur la diversité biologique définie de façon formelle la biodiversité dans son Article 2 comme étant la "variabilité des organismes vivants de toute origine, y compris, entre autres, les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie; cela comprend la diversité au sein des espèces, et entre les espèces et ainsi que celle des écosystèmes".

La biodiversité selon Wilcox (1994), concerne la variété des formes de vie, des rôles, écologiques qu'elles remplissent et la diversité génétique qu'elles contiennent.

La biodiversité, dans le cadre de ce travail est l'ensemble de la divergence des espèces vivantes (végétaux, animaux, micro-organismes, etc.) et des écosystèmes dont elles font partie.

Les données brutes utilisées pour le relief et l'hydrographie du bassin versant de la Pendjari sont constituées des altitudes, des pentes et les cours d'eau contenus dans les cartes topographiques notamment les feuilles de Arli NC-31-XX-1/200000, de Sansanne-Mango NC-31-XIII- 1/200000 et de Natitingou NC-31-XIV-1/200000, d'équidistance 40 m ; et du modèle numérique de terrain (MNT) de 2009 à une résolution de 30 m. Les cartes topographiques proviennent de l'IGN (Institut Géographique National) de la République du Bénin. Le MNT quant à lui, réalisé par la NASA, a été obtenu sur le site web www.gdem.aster.ersdac.or.jp.

Ce sont les ères géologiques et les faciès lithologiques contenus dans les cartes géologiques, notamment les feuilles de Porga, Natitingou, Sansanne-Mango et Kandi à 1/200000 provenant de l'Office Béninois des Recherches Géologiques et Minières (OBRGM) à Cotonou. La carte hydrogéologique du Bénin à 1/600000 provenant de la Direction Générale de l'Eau (DG-Eau) a été également utilisée.

Les informations sur les sols du bassin versant de la Pendjari ont été extraites de la carte pédologique de reconnaissance à 1/200000, feuilles de Porga et de Natitingou. Elle est obtenue à l'Institut National de Recherche Agronomique du Bénin (INRAB) à Cotonou.

Les données brutes obtenues sur le climat sont des séries climatologiques mensuelles de précipitations, de température, d'évapotranspiration potentielle (ETP), d'humidité et d'insolation. Les périodes de couverture de ces données brutes sont détaillées dans le tableau III. Les séries pluviométriques mensuelles concernent les stations de Tanguiéta, Natitingou, Porga, Boukombé, Kouandé, Kèrou, Banikoara, Pama, Fada-Ngourma, Diapaga, Niamtougou, Pagouda, Kara-ville ; celles des températures et de l'Evapotranspiration Potentielle (ETP) sont celles des stations de Natitingou et de Fada-Ngourma. Au total treize (13) stations réparties comme suit ont été utilisées :

? cinq (05) stations des environs immédiats du bassin et localisées sur le territoire béninois, ? six (06) stations situées aux environs immédiats du bassin et localisées dans les pays limitrophes (Togo et Burkina Faso) comme l'illustre la figure 8.

Les données brutes concernant l'hydrologie du bassin versant de la Pendjari sont les séries de débits mensuels des stations de Porga et de Tiélé ; les deux stations hydrométriques installées dans le bassin (Figure 8).

Figure 8 : Répartition spatiale des stations pluviométriques et hydrométriques des données collectées pour cette étude.

Ce sont des données relatives à l'occupation du sol des années 1972, 1990 et 2006, obtenues après traitement des images satellites (Landsat MSS, TM et ETM+). Le choix de l'année 1972 est justifié par l'absence d'images satellites et de photographies aériennes sur tout le bassin dans la période 1961-1970 (Amoussou, 2010). Le choix de l'année 2006 est justifié par le fait de vouloire être conforme à la priode d'étude des séries météorologiques. L'appréciation de l'évolution des écosystèmes naturels est fondée sur la comparaison des surfaces occupées par les différentes formations végétales, par les jachères, les cultures et les masses d'eau pour les années 1972, 1990 et 2006.

Les outils ayant service à la collecte des données ont été de plusieurs ordres.

Pour les enquêtes et observations directes sur le terrain, les outils utilisés sont :

+ un guide d'entretien adressé aux paysans, chefs de terres, groupement de femmes et les

+ un questionnaire adressé aux ONG et institutions administratives déconcentrées ;

+ un GPS (Global Positioning System) pour prendre les coordonnées géographiques de

Les différents traitements (cartographie et calculs) ont été faits à l'aide des outils suivants :

- les logiciels de SIG Erdas Imagine et Arc-View 3.2, sous WINDOWS pour le traitement d'images et la cartographie ;

- logiciels KhronoStat et XLSTAT en plus des logiciels usuels de WINDOWS, pour le traitement et l'analyse statistique des données statistiques.

2-2-3- Méthodes de collecte et de traitement des données 2-2-3-1- Méthode de collecte des données

Elle consiste en une exploitation des documents scientifiques généraux et spécifiques, des documents cartographiques, des données statistiques et autres documents pouvant nous aider à améliorer nos connaissances sur le sujet d'étude.

De façon spécifique, les données cartographiques utilisées sont issues des documents planimétriques de l'IGN et du CENATEL.

- statistiques climatiques (pluviométrie, températures, ETP, humidité relative, insolation, etc.) de la Direction de la Météorologie Nationale (DMN) de l'Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en Afrique et à Madagascar (ASECNA) de Cotonou ;

- statistiques hydrologiques (débits, lame d'eau écoulée, etc.) du service de l'hydrologie à la Direction Générale de l'Eau (DG-Eau),

Les données qualitatives d'investigations socio-anthropologiques ont été acquises à partir des travaux de terrain. Ces travaux de terrain ont consisté en une enquête préliminaire et une enquête approfondie.

? Enquête préliminaire : Il s'agit d'une pré-enquête au cours de laquelle une exploration du secteur d'étude a été faite. Elle a permis de prendre contact avec les populations et/ou les acteurs de gestion des écosystèmes naturels, d'observer l'occupation de l'espace du secteur d'étude et de vérifier la position des villages ciblés dans l'échantillon par rapport aux cours d'eau. Elle a permis aussi d'améliorer les questionnaires, guides d'entretiens et d'observations.

La collecte des données par enquête requiert l'usage de techniques appropriées, sur la base d'un échantillonnage bien élaboré.

En vue d'évaluer la perception empirique de la dynamique des écosystèmes naturels dans le bassin versant de la Pendjari, l'enquête de terrain auprès des habitants du bassin a été effectuée. La technique utilisée sur le terrain pour l'enquête proprement dite a été l'entretien direct avec le guide d'entretien pour les paysans, et l'administration du questionnaire pour les ONG et services déconcentrés de l'Etat.

La technique d'échantillonnage adoptée est une technique de choix raisonné. En effet, sur la base de deux principaux critères (critère de relief et celui de la proximité de cours d'eau), les villages enquêtés ont été choisis.

? Critères de relief : le bassin versant de la Pendjari est établi sur deux unités de relief (la plaine et la chaîne de l'Atacora). Les populations installées sur ces deux unités ne vivent pas les mêmes réalités, ce qui suppose qu'elles ont des perceptions différentes. C'est sur cette base que l'échantillonnage a été réparti sur deux secteurs suivant ce critère de relief :

- le secteur de la chaîne de l'Atacora. Il regroupe les habitants installés sur les flancs des chaînons dans le bassin versant béninois de la Pendjari.

- le secteur de plaine. Ce sont les populations installées dans la plaine de Pendjari du côté ouest de la chaîne.

Le choix des villages à l'intérieur des secteurs su-définis, a été fait en privilégiant les villages riverains aux cours d'eau, sur la base de cartes de relief et hydrographie du bassin versant de la Pendjari (Figure 9). Au total vingt (20) villages dans cinq (05) communes ont été choisis. Le tableau II présente la répartition des villages choisis par commune et par unité de relief.

Tableau II : Répartition spatiale des villages cibles par commune et par unité de relief pour les enquêtes de terrain

Figure 9 : Répartition spatiale des localités enquêtées dans le secteur d'étude

Le choix des personnes enquêtées dans chacun des villages sélectionnés a également été fait sur la base de la technique du choix raisonné. L'échantillon a été obtenu à partir d'une sélection de personnes suivant le critère de catégories socioprofessionnelles.

En effet, le nombre de personnes enquêtées par catégorie socioprofessionnelle est fonction du nombre de villages et de communes. Le nombre de catégories socioprofessionnelles choisies est plus élevé à l'échelle de commune qu'à l'échelle de village. En effet, les catégories socioprofessionnelles (chefs de famille, agriculteurs, éleveurs, pêcheurs, chefs féticheurs) sont présentes dans tous les villages, alors que les ONG, les groupements de femmes et les services déconcentrés de l'Etat se trouvent à l'échelle des communes.

Au total, cent quatre-vingt personnes ont été enquêtées dans le bassin versant béninois de la Pendjari (Tableau III). C'est sur la base de cet échantillon que les travaux de terrain ont été effectués.

Tableau III : Répartition des individus enquêtés dans le secteur d'étude

Les séries de données statistiques climatologiques et hydrologiques du bassin versant de la Pendjari sont de diverses générations, c'est-à-dire de différentes périodes. Il convient de signaler que les séries de quelques stations comportent des lacunes dans des proportions variées. Le tableau IV présente le récapitulatif des stations climatologiques et hydrologiques dans le bassin versant de la Pendjari.

Tableau IV : Données géographiques, météorologiques et hydrologiques disponibles du bassin versant de la Pendjari

Type de données	Station		Position		Période de couverture	Etendue de série	Taux de lacune
Type de données	Station	Long	Lat.	Alt. (m)	Période de couverture	Etendue de série	Taux de lacune
	Porga	00°58'	10°52'	142	1964 -1996	33 ans	30,23 %
	Tanguiéta	01°16'	10°37'	234	1937 -2006	70 ans	1,19 %
	Boukombé	01°06'	10°10'	220	1923 -2007	85 ans	4,31 %
	Natitingou	01°23'	10°19'	454	1921 -2006	86 ans	2,03 %
	Kouandé	01°41'	10°20'	450	1931 -2003	73 ans	8,33 %
	Kèrou	02°43'	10°46'	310	1959 -1998	40 ans	24,48 %
Pluviométrie	Banikoara	02°26'	11°18'	300	1954-2008	55 ans	0,0%
	Diapaga	1°47'	12°04'	270	1950-2007	58 ans	1,15%
	Fada Ngourma	0°26'	12°10'	292	1950-2007	58 ans	0,14%
	Pama	0°53'	11°13'	230	1950-2007	58 ans	0,86%
	Kara ville	1°18'	9°39'		1961 -2006	46 ans	0,0%
	Pagouda	1°21'	9°45'	455	1961 -2006	46 ans	0,0%
	Niamtougou	1°06'	9°46'	343	1961 -2006	46 ans	0,0%
ETP	Fada Ngourma	0°26'	12°10'	292	1961 -2005	45 ans	1,912%
	Natitingou	01°23'	10°19'	454	1961 -2006	46 ans	0,0%
	Natitingou	01°23'	10°19'	454	1926 -2006	81ans	0,0%
Température
	Fada Ngourma	0°26'	12°10'	292	1952 -2007	56 ans	1,34%
Insolation	Natitingou	01°23'	10°19'	454	1961 -2006	46 ans	0,0%
Humidité
Relative*	Natitingou	01°23'	10°19'	454	1961-1990	30 ans	0,0%
Nébulosité*	Natitingou	01°23'	10°19'	454	1961-1990	30 ans	0,0%
	Porga	0°58'	11°03'	142	1952 -2006	55 ans	2,88 %
Hydrométrie
	Tiélé	01°12'	10°43'	176	1961 -1995	35 ans	40,18 %

* = une seule moyenne sur 30 ans (la normale) Source : Résultat de recherche, 2009.

Les séries qui présentent des lacunes inférieures ou égales à 5% par rapport à la période d'étude ont été comblées.

La fiabilité de correction des lacunes des données de pluies et de débits mensuels dépend essentiellement de la qualité des données existantes, mais aussi de la significativité climatique et hydrologique des unités géographiques à l'intérieur desquelles une homogénéisation entre les stations pourrait être faite (Mahé, 1992).

Les données manquantes ont été comblées à partir de la méthode de Brunet-Moret (1969, 1971 et 1979 ; repris par Amoussou, 2010) selon laquelle par hypothèse de base et à partir de l'hypothèse de l'homogénéité spatiale des précipitations annuelles, les données pluviométriques manquantes

sont comblées par la méthode des doubles cumuls des stations du même domaine climatique. Soit pour une année i, les précipitations mensuelles xi et yi à deux stations x et y peuvent s'écrire

: = + åi ; avec et étant les moyennes inter-mensuelles aux deux stations sur une

longue série. La variance de åi, terme aléatoire indépendant tant de la valeur de xi que celle de yi est d'autant plus faible que le coefficient de corrélation linéaire entre les stations est plus grand et l'espérance mathématique de åi est nulle. Ensuite, une reconstitution de ces valeurs manquantes est faite grâce à la régression linéaire multiple à partir de trois à quatre stations du même domaine climatique.

La nécessité de disposer d'une longueur temporelle suffisante pour étudier l'évolution à long terme et les variations plus rapides (Amoussou, 2010), et d'une période comportant moins de lacunes dans les séries de données, nous a amené à retenir une période d'étude de quarante-six ans (1961 à 2006) selon les données disponibles.

Le choix de cette période est motivé par la nécessité d'utiliser une longue période incluant la normale 1961-1990 (Amoussou, 2010) et pour garder une homogénéité d'analyse de la variabilité et des bilans.

Sur la base de la régionalisation des stations pluviométriques, une seule série pluviométrique représentative de toutes ces séries, a été constituée pour expliquer le comportement des écoulements dans le bassin versant de la Pendjari. En effet, une régression linéaire multiple, c'est-à-dire une régression des moyennes pluviométriques en fonction de trois paramètres que sont la latitude, la longitude et l'altitude, a été utilisée. Ainsi l'estimation de la moyenne par interpolation sur l'ensemble du bassin, à partir de 552 (552 = 46 ans x 12 mois) mesures ponctuelles des treize (13) stations retenues, s'avère nécessaire. C'est une généralisation directe à p variables explicatives de la régression linéaire simple. Elle permet de connaître la distribution de chaque variable prédictive à la variable à expliquer en neutralisant l'effet simultané de toutes les autres variables prédictives. Elle consiste ainsi, à estimer, à partir des données expérimentales (xi, yi) (i = 1, 2, ....N), les paramètres a0 et a1 d'une loi liant les valeurs d'une variable aléatoire

y à une variable indépendante non aléatoire x, selon le modèle : y = E [y ]+ å = a0 .a1 ^x + å ; où E[y] désigne l'espérance mathématique de la variable aléatoire "y" et å est une variable aléatoire de moyenne nulle. La moyenne de la précipitation dans le bassin correspondant à la variable indépendante x est donnée par la loi linéaire a0 + a1^xi. Le paramètre a1 mesurant la sensibilité de E[y] à x, est appelé le coefficient de régression. Ainsi, ce modèle exprime la relation linéaire entre plusieurs facteurs qualitatifs que sont : la latitude, la longitude et l'altitude. Le choix de ces trois variables permet de définir leur influence dans la répartition pluviale du bassin-versant.

Cette précipitation estimée en tout point du bassin est ainsi définie à partir de la grille MNT (modèle Numérique de Terrain) de SRTM30 (Shuttle Radar Topography Mission) qui est une mise à jour du format GTOPO30. Dans le cadre de la présente étude, la grille est de 1 km x 1 km. Ce qui a permis de disposer des coordonnées géographiques et de l'altitude de tous les points de grille du bassin-versant. Après la régression linéaire multiple, les ratios obtenus sont interpolés.

Mais en ce qui concerne les hydro-écorégions identifiées, les séries des stations de Natitingou et de Tanguiéta ont été utilisées.

Dans le cadre de la détermination des hydro-écorégions du bassin versant de la Pendjari, cinq couches d'informations ont été sélectionnées et codifiées à l'aide du logiciel Arc-View du Système d'Information Géographique (SIG). Nous avions envisagé six couches, mais la sixième n'a pu être considérée pour des raisons indiquées dans la section 2-2-3-3 (Etape 2).

? La géologie : les types de roches et leurs ères géologiques sont déterminés à partir des cartes géologiques à l'échelle 1/200 000 de l'OBRGM 1989 et 1995.

On y distingue 9 types de roches regroupés en quatre séries appartenant à deux ères :

- Geo1 = Alluvions récentes : Alluvions argilo-sableuses des vallées (Quaternaire)

- Geo2 = Alluvions anciens: Argilites, silts, grès fins = Série de Pendjari (Quaternaire)

- Geo3 = Dépôts pelliculaires argilo-sableux de la Pendjari = Série de Pendjari (Quaternaire)

- Geo4 = Grès, quartzites fins et moyens, siltites, jaspes, schistes argileux = Série de Podiéga (Proterozoïque / Précambrien)

- Geo5 = Quartzites, grès, conglomérats = Série de l'atacorien (Proterozoïque / Précambrien) - Geo6 = Schistes séricito-quartzeux-quartzites (groupe de Kanson) = Série de l'atacorien (Proterozoïque / Précambrien)

- Geo7 = Quartzites, schistes à séricite, Schistes à muscovite et quartz (Groupe de Tagayéyé et de Kouandé) = Série de l'atacorien (Proterozoïque / Précambrien)

- Geo8 = Gneiss à biotite, à deux micas, amphibole, gneiss à biotite et grenat. Amphibolite à pyroxène et grenat, Paragneiss à muscovite. Filons de pegmatite, gneiss fin ; micaschistes à deux micas = Série de l'atacorien (Proterozoïque / Précambrien).

- Geo9 = Schiste séricito-chlorito-quartzeux-grès- conglomérats-dolomies = Série de Kandé-Boukombé (Proterozoïque / Précambrien).

Le tableau V présente la synthèse des regroupements des faciès géologiques du bassin versant de la Pendjari.

Tableau V: Regroupement des faciès géologiques du bassin versant de la Pendjari

Une carte géologique des hydro-écorégions du bassin versant de la Pendjari a été ainsi établie et présentant :

- une région délimitée par l'ensemble des faciès lithologiques du Quaternaire regroupant les argilites, silts, grès fins, dépôts pelliculaires argilo-sableux de la série de Pendjari et les alluvions anciennes et récentes.

- une région délimitée par l'ensemble des faciès lithologiques du Précambrien appelé Proterozoïque regroupant les grès, quartzites fins et moyens, siltites, jaspes, schistes argileux de la série de Podiéga ; les quartzites, grès, conglomérats ; les schistes séricito-quartzeux-quartzites, schistes à séricite, schistes à muscovite et quartz, les gneiss à biotite, à deux micas, amphibole, Paragneiss à muscovite, filons de pegmatite, gneiss fin, micaschistes à deux micas de la série de l'Atacorien et les schistes séricito-chlorito-quartzeux-grès- conglomérats-dolomies de la série de Kandé-Boukombé.

Les altitudes ont été déterminées à partir de la carte topographique à l'échelle 1/200 000 de l'IGN et du Modèle Numérique de Terrain (ASTER DEM, 2009) de résolution 30 m x 30 m. Elles sont réparties en 14 catégories regroupées en deux (02) :

- Alti3 = 201 - 240 m - Alti4 = 241 - 280 m - Alti5 = 281 - 320 m - Alti6 = 321 - 360 m - Alti7 = 361 - 400 m - Alti8 = 401 - 440 m - Alti9 = 441 - 480 m - Alti10 = 481 - 520 m - Alti11 = 521 - 560 m - Alti12 = 561 - 600 m - Alti13 = 601 - 640 m - Alti14 = = 640 m

Une carte hypsométrique du bassin versant de la Pendjari a été établie et présentant distinctement

deux (02) régions superposables à celles de la géologie : une région à basses altitudes à l'ouest
(de moins de 160 m à 400 m) et une région à hautes altitudes à l'est (de 400 m à 640 m et plus).

Les pentes ont été déterminées également à partir des courbes de niveau sur la carte topographique à l'échelle 1/200 000 de l'IGN sur la base de la méthode proposée par Carlier et Leclerc (1964) qui consiste à calculer la moyenne pondérée des pentes de toutes les surfaces élémentaires comprises entre deux altitudes données. Une valeur approchée de la pente moyenne est alors donnée par la formule :

Avec P = Pente (en ⁰/00) ; Lcn = Longueur de la courbe de niveau ; Ed = Equidistance, et A = Superficie de l'aire délimitée par la courbe de niveau.

Le Modèle Numérique de Terrain (ASTER DEM, 2009) de résolution 30 m x 30 m a permis d'établir la carte des pentes. Il en résulte deux (02) catégories de pentes :

Une carte des pentes du bassin versant béninois de la Pendjari a été obtenue permettant de distinguer également deux (02) régions : une région à faibles pentes (de 0,2 % à 4,3 % ) à l'ouest et une région à fortes pentes à l'est (de 4,3 % à 77 %).

Le réseau hydrographique a été extrait de la carte topographique à l'échelle de 1/200 000.

Nous avons fait la classification (Annexe 3) des cours d'eau en adoptant la méthode de Strahler (1952). En effet, dès 1945, Horton s'intéresse à cette question et développe une méthode pour classifier les cours d'eau (Le Pape, 1998). S'étant aperçu que des règles ou des lois statistiques organisent les réseaux hydrographiques, il en a déduit qu'une hiérarchisation était nécessaire (figure 5). En 1952, Strahler poursuit ces études et adapte les lois statistiques proposées par Horton à sa propre classification.

Le principe de classification qu'il énonce est le suivant : il définit un bief comme étant un segment de cours d'eau (Le Pape, 1998).

- tout bief formé par la confluence de deux biefs d'ordre n est d'ordre n+1

- tout bief formé par la confluence de deux biefs d'ordre différent prend l'ordre du bief le plus élevé. La figure 10 présente les schémas de classification des cours d'eau selon Horton (1945) et Strahler (1952).

Figure 10 : Schémas de classification des cours d'eau de Horton (1945) et de Strahler (1952)

Dans le cadre de la présente étude, la hiérarchisation des cours d'eau a abouti à la distinction de six (06) ordres. La longueur totale et le nombre total de cours d'eau de chaque ordre ont été déterminés.

Le climat : la carte numérisée des champs pluviométriques moyens annuels de 1961 à 2006 a été établie à partir de la série pluviométrique obtenue de la régionalisation. On distingue cinq types de champs pluviométriques regroupés en deux comme suit :

- Pluv1 = 900 - 1000 mm - Pluv2 = 1000 - 1050 mm - Pluv3 = 1050 - 1100 mm - Pluv4 = 1100 - 1200 mm - Pluv5 = = 1200 mm

Il s'agit des données fournies par les cartes d'occupation du sol en 1972, 1990 et 2006. Les types d'occupation du sol identifiés sont :

- les espaces naturels constitués de : forêt dense, forêt claire et savane boisée, savane saxicole, bas-fonds, Afflerements rocheux, masses d'eau,

- les espaces cultivés constitués de : mosaïque de cultures et jachères, plantations, et

La superficie de chacune des unités d'occupation du sol a été déterminée pour chacune des années 1972, 1990 et 2006.

La réalisation des cartes de la dynamique des cours et plan d'eau n'a pas été possible en raison de l'indisponibilité des données nécessaires telles que les cartes et les images de 1972, 1990 et 2006 pouvant indiquer l'évolution des longueurs et superficies des masses d'eau. Nous nous sommes contentés seulement de la perception paysanne sur la dynamique des cours et plans d'eau sur la base de la mémoire populaire des autochtones du bassin versant béninois de la Pendjari.

L'indice permet d'identifier les séquences sèches ou déficitaires, les séquences humides ou excédentaires et les séquences moyennes ou normales sur la période 1961-2006. Cet indice a été déterminé à partir de la formule :

I_p = (Xi - Xmoy)/ó où Xi est la pluviométrie de l'année i, _Xmoy la pluviométrie moyenne interannuelle sur la période de référence et ó l'écart type de la série.

Les années de sécheresse et d'excédent pluviométrique ont été déterminées à partir du classement ces indices pluviométriques autour de l'intervalle ]-1, 1[ :

Si I_p< -1, l'année est dite déficitaire ; Si I_p > 1, l'année est excédentaire ;

Les tendances pluviométriques ont été mises en évidence à partir des graphiques. Une tendance en pourcentage est obtenue à partir de la formule : Td = (a / Xmoy).N ; Avec a = coefficient directeur de la droite de régression, Xmoy = moyenne de la série, et N = nombre d'années de la série.

Il permet d'identifier la série qui a connu une importante baisse pluviométrique (Amoussou, 2010).

Pour vérifier la pertinence de la tendance observée au niveau des précipitations dans le bassin versant de la Pendjari, un test statistique de nature paramétrique a été mis en oeuvre et a permis de comparer les résultats des HER de Gourma et de l'Atacora. Il s'agit du test de Student.

En effet, dans un premier temps, la significativité de la différence des moyennes pluviométriques des HER de Gourma et de l'Atacora, a été vérifiée par ce dernier. La probabilité T a été calculée et comparée à la valeur t de la table de Student qui est de 1,96 au risque de 5% et de 2,6 au risque de 1%.

??et ??: Moyennes pluviométriques interannuelles des deux séries considérées; x et y : Séries des HER de Gourma et de l'Atacora,

L'hypothèse H0 est que x et y ont des moyennes significativement égales. H0 est acceptée si T est supérieur à la valeur t au risque de 5%.

Dans un second temps, pour mesurer la significativité de la tendance observée, il a été calculée pour chaque série, la statistique U, l'écart réduit (ER) (Gremy et Salmon 1969), comparée à la valeur t de la table de Student comme précédemment.

X₁ et X₂: Moyennes pluviométriques interannuelles de deux périodes considérées (1961-1975, 1976-2006);

Le déficit permet de caractériser le comportement de l'évolution de la pluviométrie entre deux périodes, une antérieure et une récente.

Le déficit pluviométrique a été calculé à partir de la formule utilisée par Vissin (2007) :

Dh = (M2 - M1)/ M1 * 100 ; Avec Dh : déficit hydrique de la pluviométrie; M1 et M2 : Moyennes respectives des périodes ancienne et récente.

Le bilan climatique est la somme « P - ETP » selon Boko (1988). D'après Sutcliffe et Piper, (1985) cité par Vissin (2007), il exprime la différence entre la somme des abats pluviométriques et celle de l'évapotranspiration potentielle (ETP).

Le bilan climatique permet de mettre en évidence l'évolution de la demande atmosphérique en eau. Ainsi, le climat devient sec quand les précipitations sont inférieures à l'évapotranspiration potentielle, et qu'il n'y a pas de réserve d'eau disponible (Hufty, 1976, repris par Vissin, 2007 et Amoussou, 2010). Cet indicateur a surtout été appliqué à des régions ayant une saison sèche et une saison des pluies (Vissin, 2007). C'est bien le cas du bassin de la Pendjari au Bénin.

Le bilan climatique du bassin versant de la Pendjari au Bénin a été étudié aux pas de temps annuel et mensuel. C'est le bilan potentiel qui alimente le ruissellement.

Si P > ETP, le bilan climatique est excédentaire ; il est déficitaire si P < ETP et équilibré quand

Lorsqu'il est positif, le surplus disponible participe à la recharge en eau du sol et à l'écoulement

Si P - ETP < 0 < P - 1/2ETP, le mois est pré-humide ou pré-sec (post-humide) ;

Si le bilan climatique potentiel P - ETP alimente le ruissellement, l'écoulement quant à lui est alimenté par le bilan climatique réel (B_r) qui prend en compte l'eau des premiers horizons du sol. C'est en fait ce que Vissin (2007) désigne par apports pluvieux exprimés par les pluies efficaces qui déterminent le rythme des excédents ou des déficits en eau, c'est-à-dire la différence entre la somme des abats pluviométriques et la valeur de l'évapotranspiration réelle (ETR). Ces apports conditionnent en effet le surplus disponible pour la recharge en eau du sol et pour l'écoulement (Sutcliffe et Piper, 1985 ; Le Barbe et al., 1993). Ils sont donnés par la formule suivante :

P, = P - ETR , avec : P_n= apports pluvieux, ou pluie efficace = Bilan climatique réel en mm ; P = pluie totale annuelle en mm ; ETR= évapotranspiration réelle en mm.

En effet, l'ETR correspond à la quantité d'eau du sol commomée par les plantes. Elle est fonction de l'ETP et de la quantité d'eau présente dans le sol (Amoussou, 2010). L'ETR s'obtient par la formule : ETR = á.ETP

Le coefficient á qui traduit la disponibilité en eau dans les premiers horizons du sol est très souvent inférieur à 1. Il faut, pour l'exprimer de façon rigoureuse, connaître à la fois le stock d'eau présent dans le sol et les résistances opposées par le système sol/végétation à l'évaporation (Amoussou, 2010).

Tout comme Vissin (2007) et Amoussou (2010), nous avons adopté la même hypothèse que Sutcliffe et Piper (1986), à savoir :

- si Pi > ETPi, á = 1 (Pi = pluie mensuelle en mm et ETPi = évapotranspiration potentielle mensuelle en mm). Dans ce cas, ETR = ETP (en mm), et donc P, = P - ETP

- si Pi < ETPi, á = Pi/ETPi ; Dans ce cas, ETR = P (en mm), et donc P, = P - P = 0, le bilan climatique réel est nul.

La formule de Turc (1955) a été utilisée également pour calculer l'ETR annuelle. Elle est écrite à

Le bilan hydrologique rend compte des entrées et des sorties d'eau à l'échelle du bassin versant

en fonction des précipitations (P), de l'écoulement/ruissellement (R) (débit à l'exutoire), de

Il permet d'estimer les ressources en eau du bassin, d'évaluer l'impact des fluctuations

pluviométriques sur les autres paramètres du bilan et de mettre aussi en évidence la relation

existant entre la sécheresse pluviométrique observée depuis 1970 et la sécheresse hydrologique

Le bilan hydrologique (Le Barbé et al. 1993) au cours d'une période, a été calculé sur la base de

Des cinq termes de cette équation, deux (I et S1 - S0) ne sont pas quantifiables par des mesures

Pour diminuer le nombre d'inconnues, (S1 - S0) est supposé négligeable (Vissin, 2007).

L'infiltration constitue l'élément fondamental de la recharge de la nappe, elle ne peut donc être

Elle est obtenue suivant la même méthode que l'estimation de l'évapotranspiration Réelle

On distingue deux (02) grands types d'écoulement à savoir : les écoulements qui gagnent rapidement les exutoires, qualifiés de « rapides » et par opposition, les écoulements souterrains qualifiés de « lents » qui représentent la part infiltrée de l'eau de pluie transitant lentement dans les nappes vers les exutoires (Musy, 2005).

Pour les rivières drainant les formations de socle où la contribution des nappes souterraines aux écoulements est négligeable (Vissin, 2007), l'apport de ces écoulements souterrains qualifiés de « lents » dans les nappes vers l'exutoire est aussi négligeable (parce qu'il n'est pas mesuré/quantifié et connu dans le cadre de la présente étude). L'écoulement représente les eaux de pluie qui gagnent rapidement les exutoires qualifiés de « rapides».

Face à la seule station hydrométrique fonctionnelle du bassin (Porga), l'écoulement est connu à partir de la lame écoulée mesurée directement à la station hydrométrique de Porga ou calculée à partir des débits.

Sa valeur n'est que le solde du bilan hydrologique, les autres termes du bilan étant eux-mêmes connus avec une certaine imprécision sauf la pluviométrie (P). Cette imprécision se répercute sur l'infiltration estimée. Du fait de ces incertitudes, l'infiltration n'est pas assimilée directement à la recharge de la nappe. Cependant, l'analyse de ce paramètre peut permettre de suivre l'évolution de la recharge de la nappe dans le bassin de la Pendjari comme l'avait montré Amoussou (2005) sur le Couffo.

La formule de calcul de l'infiltration est définie comme suit : I = P - (L + E)

I : infiltration (mm) ; P : pluie (mm) ; L : écoulement (mm) ; E : évaporation (mm).

Le coefficient d'écoulement (C) traduit la capacité de ruissellement du bassin (Vissin, 2007). Il est déterminé à partir de la formule : C = L/ P ×100 ; Avec L : l'écoulement et P : la pluie.

Il évolue suivant les variations pluviométriques et souligne les différences de comportement entre les pluies et les écoulements. Il doit aussi permettre de mettre en évidence le fonctionnement hydrologique différentiel des formations de grès sédimentaires et du socle du bassin du Niger au Bénin comme l'avait souligné Vissin (2007) sur le bassin du Niger.

Le déficit d'écoulement représente selon Musy (2005), les pertes d'eau dues à l'évaporation. C'est aussi la différence entre les précipitations tombées sur le bassin et le volume d'eau écoulé à l'exutoire selon Amoussou (2005). Nous le définissons comme étant la perte d'eau enregistrée en une période de temps donnée, due aux effets combinés du déficit pluviométrique, des modifications du couvert végétal et des actions anthropiques, sans oublier la perte d'eau due aux failles et fissures. Il permet d'évaluer le comportement du système hydrologique d'un bassin versant pendant une durée donnée. Il peut être estimé à l'aide de mesures ou des méthodes de calcul.

Dans le cadre de la présente étude, le déficit de l'écoulement a été estimé par des méthodes de calcul. C'est le déficit hydrique de l'écoulement calculé sur des périodes données, à partir de la même formule : Dh = (M2 - M1)/ M1 * 100 utilisée par Vissin (2007).

Dhe = déficit hydrique ; M1 et M2 = Moyennes respectives des périodes ancienne et récente.

2-2-3-3- Méthode de cartographie des hydro-écorégions ? Critères d'identification des hydro-écorégions

A l'instar des précurseurs de l'approche des hydro-écorégions, le choix des critères repose sur la considération des facteurs primaires du fonctionnement physique et écologique des hydrosystèmes (climat, relief et géologie). Chaque critère est défini par un ensemble cohérent des variables élémentaires décrites plus haut.

Le tableau VI suivant présente la description des principaux critères d'identification et de délimitation des hydro-écorégions.

Tableau VI : Critères d'identification et de délimitation des hydro-écorégions du bassin versant de la Pendjari.

L'homogénéité d'une hydro-écorégion est basée sur la concordance des relations entre les critères d'identification. Ces relations sont établies comme suit : la géologie explique le relief en place qui à son tour explique le type de climat et l'écoulement hydrologique. Le relief et le climat influencent à leur tour déterminent le fonctionnement des écosystèmes (les types de masse d'eau, les sols et les formations végétales).

La figure 11 présente le schéma des relations entre les critères d'identification des hydro-écorégions du bassin versant de la Pendjari.

Figure 11 : Schéma conceptuel des relations entre les critères d'identification des hydro-écorgions du bassin de la Pendjari de détermination des hydro-écorégi

L'identification des hydro-écorégions du bassin versant béninois de la Pendjari s'est effectuée en deux (02) étapes sur la base de la méthode cartographique.

Il s'agit de la reproduction des extraits de cartes géologique, de sols, d'hypsométrie, des pentes, du réseau hydrographique, des champs pluviométriques/isohyètes, des températures, sur le bassin versant de la Pendjari. Chaque extrait de carte a été reproduite suivant la même méthode de la cartographie échelonnée en quatre (04) sous-étapes : acquisition et géo-référencement des cartes de base, digitalisation des couches vectorielles, symbolisation des couches et enfin mise en page.

L'acquisition consiste à obtenir les cartes de base en fichiers images numériques et les introduire dans le logiciel de cartographie.

Le géo-référencement consiste à choisir sur l'image de la carte de base, des points géodésiques (au minimum quatre points avec le logiciel ArcView et points avec le logiciel ERDAS IMAGINE) remarquables dont on connaît ou détermine les coordonnées, à partir desquelles on réalise le calage dans le système de projection : UTM, Zone 31, Ellipsoïde WGS84, Datum WGS84, Unité mètre.

Elle consiste à créer des couches vectorielles appelées thèmes dans le logiciel ArcView GIS. Les

couches extraites sont de diverses formes d'entités (ponctuelles, linéaires ou surfaciques)

superposables. C'est au cours de cette étape que les codifications sont faites afin de faciliter plus

loin les analyses et interprétations éventuelles. Chaque code est associé à sa signification

- Cours1, cours2, ...CoursN pour les types de cours d'eau (permanent ou temporaire) ;

Il faut noter que pour certaines cartes, en l'occurrence celle des pentes et celle des champs de

températures à cette étape, les couches ont été générées automatiquement à l'aide des

applications du logiciel. Les couches des pentes ont été générées à partir du MNT (ASTER

DEM, 2009). Les champs de températures avec les images satellites LandSat ont été générés en

interprétant de façon automatique les bandes dans l'infrarouge (bandes 61, 62, 70 et 80).

Une fois les couches digitalisées, elles sont éditées et symbolisées (en leur donnant les symboles et les couleurs appropriés) suivant la sémiologie conventionnelle et les règles de la cartographie. Par exemple, les cours d'eau sont représentés par les symboles linéaires en couleur bleue, les masses d'eau par les symboles surfaciques en couleur bleue. C'est à cette étape que ressort la légende de la carte à réaliser.

Après la symbolisation qui a permis d'obtenir la légende, la mise en page est l'étape finale qui consiste à mettre l'ensemble des couches et légende dans un espace disponible et sous un format au choix (format A4, A3, etc.). C'est à cette étape que se font les quadrillages de coordonnées, l'orientation de la carte et l'échelle.

La délimitation des hydro-écorégions consiste en une superposition des cartes de la géologie, du relief et du climat pour interpréter les concordances des ensembles délimitant des entités plus ou moins homogènes.

En effet, sur la carte géologique, il se dégage deux (02) entités délimitées par les ensembles constitués des variables élémentaires des faciès lithologiques :

- une entité délimitée par l'ensemble des roches du Quaternaire regroupant les variables Geo1, Geo2 et Geo3. Il s'agit de : argilites, silts, grès fins (Geo1), dépôts pelliculaires argilo-sableux de la série de Pendjari (Geo2) et alluvions anciennes et récentes (Geo3) ; et

- une entité délimitée par l'ensemble des roches du Précambrien appelé Proterozoïque regroupant les variables Geo4, Geo5, Geo6, Geo7, Geo8 et Geo9. Ces variables sont constitué de : grès, quartzites fins et moyens, siltites, jaspes, schistes argileux de la série de Podiéga (Geo4); les quartzites, grès, conglomérats (Geo5); les schistes séricito-quartzeux-quartzites (Geo6) , schistes à séricite, schistes à muscovite et quartz (Geo7); les gneiss à biotite, à deux micas, amphibole, Paragneiss à muscovite, filons de pegmatite, gneiss fin, micaschistes à deux micas (Geo8) de la série de l'Atacorien et les schistes séricito-chlorito-quartzeux-grès-conglomérats-dolomies de la série de Kandé-Boukombé.

Ces deux entités se superposent sur la carte du relief, avec également deux (02) entités :

- une entité délimitée par l'ensemble d'altitudes relativement faibles (Alti = 160 à 400 m) : la plaine de Gourma à l'ouest; et

- une entité délimitée par l'ensemble d'altitudes plus ou moins élevées (Alti = 400 à = 640 m) : la chaîne de l'Atacora à l'est.

Outre les altitudes, la carte des pentes du bassin versant béninois de la Pendjari a permis de distinguer également deux (02) régions : une région à faibles pentes (de 0,2% à 4,3% ) à l'ouest et une région à fortes pentes à l'est (de 4,3% à 77%).

La plaine de Gourma repose sur les roches du Quaternaire et la chaine de l'Atacora est composée des roches du Proterozoïque (Précambrien). Sans aller dans les considérations des processus originels de la mise en place du relief du bassin versant de la Pendjari, il faut rappeler sur la base

la concordance des superpositions, que la plaine de Gourma a été formée pendant le quaternaire et la chaîne de l'Atacora pendant le Précambrien.

La superposition de la carte des champs pluviométriques sur celle du relief ne fait pas ressortir une démarcation nette des régions comme celle de la géologie avec le relief. Elle a permis d'observer une nuance de répartition des pluies entre les deux (02) régions démarquées par la géologie et le relief. Les champs pluviométriques les plus élevés sont concentrés à l'est (pluv = 1100-1200 mm et plus) et les champs pluviométriques les plus faibles (Pluv = 900-1100 mm) occupe la plaine de Gourma à l'ouest.

Concernant les températures, Boko (1988) remarque que : « Si les variations de la température au cours de l'année peuvent permettre de diviser le cycle climatique annuel en saisons plus ou moins nettes sous les latitudes tempérées, sous les tropiques c'est l'élément «précipitation» qui est le seul critère susceptible de qualifier le passage d'une saison à une autre »; « Il n'en demeure pas moins que la température, sans jouer un rôle primordial, présente aussi des variations cycliques » précise-t-il plus loin.

Ici il ne s'agit pas des variations d'une saison à une autre, mais d'une région à une autre, à petite échelle.

Une des limites dans cette étude est qu'on ne dispose pas des relevés de températures dans plusieurs stations dans le bassin versant de la Pendjari pour établir des cartes des champs de températures à la méthode des isothermes. Les champs de températures établis à partir de les cartes de températures réalisées sur la base des images LandSat, ne permettent pas de démarquer nettement des champs à l'instar des précipitations ni des régions distinguées par le relief et la géologie. Les résultats générés automatiquement par le logiciel n'ont pas permis d'avoir une couverture continue sur l'ensemble du territoire du secteur d'étude (Annexe 2a). Cela est dû à la différence de dates de prise de vue des images satellites disponibles. En effet, à la même année, les images disponibles qui couvrent le secteur d'étude sont de différent mois (l'une en Octobre et l'autre en Décembre).

Cette situation nous a emmené à recourir à la reconstitution des températures à partir du gradient thermique altitudinal et des températures mesurées à la station de Natitingou.

Un gradient thermique est une variation continue de la température en fonction d'une variable (ici l'altitude).

Des auteurs tels que Servant-Vildary et Roux (1990), Deparis (2011) ont démontré que le gradient thermique altitudinal est de 0,5°C pour 100 m. Servant-Vildary et Roux (1990) ont démontré, suite à une vingtaine de mesures faites à différentes altitudes (de la Cordière orientale de Bolivie), que « le gradient thermique altitudinal est de 0,54°C pour 100 m. Cette valeur est

proche des valeurs calculées pour l'ensemble des Andes boliviennes ». Deparis (2011) quant à lui explique que dans la troposphère, on observe que la température décroît linéairement avec l'altitude. Son gradient thermique vertical (défini pour l'air ambiant stable, sans mouvements verticaux ni horizontaux) est variable en fonction des masses d'air : dans des masses d'air chaud, il est de 0,3 à 0,5°C pour 100 m d'altitude ; pour les masses d'air froid, il prend des valeurs de 0,6 à 0,8°C pour 100 m. En moyenne, il vaut 0,65°C pour 100 m.

Dans le cadre de cette étude, étant en milieu tropical chaud, nous avons considéré le gradient thermique altitudinal des masses d'air chaud (0,5°C pour 100 m d'altitude).

Ainsi, si T0 est la température à la station initiale; _H0, l'altitude de la station initiale; GT, le gradient thermique altitudinal et H, l'altitude de la station finale. La température T à la station finale est donnée par la formule : T = T0 - GT(H - H0) (Deparis, 2011).

C'est avec cette formule que les températures d'un certain nombre de localités du bassin versant de la Pendjari ont été déterminées, connaissant leur altitude et les températures de la station de Natitingou (Annexe 2b); et les cartes des champs de températures à la méthode des isohyètes (Annexe 2c).

Les champs de températures obtenus, bien que présentant la même configuration que les champs pluviométriques, ont permis de distinguer à l'instar du relief et de la géologie, que la plaine de Gourma a des températures plus élevées (27,1°C à 28,7°C) que celles de la chaîne de l'Atacora (26,0°C à 27,6°C).

Nous sommes ainsi parvenu à distinguer deux (02) hydro-écorégions de niveau 1 dans le bassin versant de la Pendjari : l'hydro-écorégion (HER) de Gourma et l'hydro-écorégion (HER) de l'Atacora.

Elle consiste à décrire les caractéristiques physiques de chacun des hydro-écorégions sur la base des critères de détermination de ces régions. En effet, pour chaque hydro-écorégion, nous avons :

- forme, elle est donnée par l'indice de compacité de Gravélius (1914) KG calculé à partir de la

l'HER (km) ; Ici l'HER est assimilée à un bassin versant ; plus KG est proche de 1, plus le bassin versant a la forme quasiment circulaire et plus KG est supérieur à 1, plus le bassin a de forme allongée ;

- l'ère géologique de formation des couches/faciès lithologiques ; - la nature du substratum géologique (les faciès lithologiques) et ; - la perméabilité à l'eau des roches.

- la classification et hiérarchisation des cours d'eau (ordre 1, ordre 2, etc.). Chaque niveau est caractérisé par le nombre et la longueur des cours d'eau. Les débits n'ont pu être caractéisés ici parce que les données ne sont pas disponibles pour chaque cours d'eau du bassin.

- la couverture du sol (en %). Les indices de couverture boisement K et de couverture urbaine ont

La qualité chimique de l'eau des cours d'eau et des nappes aquifères a été déterminée à partir des analyses au laboratoire. En effet, des prélèvements ont été effectués sur la base d'un échantillonnage. En ce qui concerne l'eau des nappes aquifères, vingt 20 échantillons ont été prélevés dans cinq (05) différentes localités à raison de quatre (04) prélèvements par localité. Quant à l'eau de surface, vingt (20) prélèvements ont été effectués également dans quatre (04) différents cours d'eau. En effet, sur une section d'un cours d'eau, les prélèvements sont effectués en cinq (05) différents points à raison de quatre (04) points sur les côtés et un (01) au milieu. Les dimensions du cadre de prélèvement dépendent de la largeur de la section du cours d'eau. La planche 1 présente le schéma de prélèvement des cinq échantillons d'eau sur une section d'un cours d'eau.

Figure 12 : Shéma de prélèvement de cinq (05) échantillons d'eau sur une section d'un cours d'eau

Au total, trente-six échantillons dont vingt (20) échantillons d'eau de surface et 16 échantillons d'eau souterraine, ont été analysés au Laboratoire d'Hydrologie Appliquée (LHA) de l'Université d'Abomey-Calavi. La figure 13 présente la répartition spatiale de l'échantillonnage effectué pour les prélèvements d'eau.

Les paramètres suivants ont été mis en évidence : température, pH, O2 dissous, MES, turbidité, conductivité, DBO5, DCO, azote totale, phosphore total, ortho phosphates et les ions majeurs (anions et cations).

2-2-3-5- Méthode d'analyse des déterminants de la dynamique des écosystèmes naturels

La détermination des tendances thermométriques, pluviométriques et hydrologiques sur la période de 1961-2000 a été faite à l'aide de la méthode de régression linéaire. Elle consiste en une représentation graphique de droite de régression de type affine qui présente l'évolution linéaire et permet de déceler la tendance dans la série. L'équation de la droite de tendance de régression linéaire est sous la forme : y = ax + b ; a est le coefficient directeur et représente la pente et b une constante. Pour cette étude, y représente la pluie, la température ou le débit, de la droite de régression linéaire ; et x représente la valeur correspondant au numéro de la série étudiée. Pour la droite de régression linéaire d'une série pluviométrique de 1961 à 1990 par exemple, y1962 = a2 + b ; y1990 = a30 + b.

Une tendance en pourcentage a été également calculée sur chaque station du bassin. Ici, il s'agit du rapport entre le coefficient directeur de la droite de régression sur la pluviométrie moyenne de la série de la station, multipliée par le nombre d'années de la série. Il permet d'identifier si la tendance est significative ou non (Amoussou, 2010).

Les moyennes mobiles sur cinq ans ont été aussi utilisées pour apprécier les tendances.

La technique des moyennes mobiles consiste à lisser les irrégularités en associant aux valeurs yti d'une chronique de nouvelles valeurs _zti qui sont les moyennes arithmétiques d'une valeur originale _yti et des valeurs qui l'encadrent. Les moyennes mobiles peuvent être calculées sur trois ans (1 valeur de part et d'autre de _yti) ou cinq ans (2 de part et d'autre de yti) (Vissin, 2007).

Toutefois, il faut aussi rechercher d'éventuelles « ruptures » de stationnarité, la «rupture» étant définie par un changement dans la loi de probabilité d'une série chronologique à un instant donné (Lubes et al., 1994 cité par Vissin, 2007). Nous avons adopté la méthode de recherche de rupture de stationnarité utilisée par Vissin (2007) et Totin et al., (2010).

En effet, le test non paramétrique de Pettitt, par sa robustesse à détecter une rupture dans les séries chronologiques pluviométriques a été souvent utilisé (Demarée et Nicolis, 1990 ; Lubès et al., 1994, Ardoin-Bardin, 2004). L'absence de rupture dans une série (Xi) de taille N constitue l'hypothèse nulle H0. La mise en oeuvre de ce test suppose que, pour tout instant t compris entre 1 et N, les séries chronologiques (Xi) i=1 à t et (Xj), j= t+1 à N appartiennent à la même population. La variable à tester est le maximum en valeur absolue de la variable Ut, N définie par :

A partir de la théorie des rangs, Pettitt montre que si k désigne la valeur KN prise sur la série étudiée, sous l'hypothèse nulle, la probabilité de dépassement de la valeur k est exprimée approximativement par : Prob (KN > k) ? 2exp(-6k² / (N³+N²))

H0 est rejetée pour un risque a de première espèce donné, si la probabilité de dépassement estimée est inférieure à a. La série comporte alors une rupture localisée au moment où est observé max?Ut,N?t=1,N-1.

Il s'agit des bilans climatiques et hydrologiques, le coefficient d'écoulement, les déficits pluviométriques et d'écoulement, largement développés plus haut dans la section 2-2-3-2- .

Elle part des images satellites ou des photographies aériennes pour obtenir des statistiques et/ou des cartes d'occupation du sol.

Dans le cadre de la présente étude, trois (03) cartes d'occupation du sol ont été respectivement réalisées à partir de l'interprétation des images Landsat TM et ETM des années 1972, 1990 et 2006 de résolution 30 m x 30 m couvrant 180 km x 180 km. Ces images ont permis la détection du changement à la surface du sol. Les travaux ont été effectués par phases successives.

La préparation des images est l'ensemble des opérations qui permettent de rendre l'image interprétable.

À l'achat, l'image (données brutes) Landsat ETM est une composition de huit bandes indépendantes en format « tiff » ou « géotiff ». Pour obtenir une image utilisable, il faut combiner les bandes et créer une image en format « img ». Ainsi, six bandes sur les huit ont été combinées pour une image en couleur. La 6^ème et la 8^ème bande ne sont pas prises en compte dans cette combinaison car la bande 6 est une image panchromatique (noir et blanc) et la bande 8 est une image radar (Amoussou, 2010).

La composition colorée est la combinaison de trois bandes spectrales et leur affectation respective à une des trois couleurs fondamentales ou primaires disponibles: le bleu, le vert et le rouge. Cette forme donne une image plus interprétable et lisible par rapport à la thématique choisie. Il est possible de réaliser plusieurs types de compositions colorées avec les différents canaux d'une image Landsat, mais seules quelques-unes sont pertinentes (Amoussou, 2010).

En foresterie, on utilise très souvent la composition colorée 453. Il faut noter que l'oeil humain est plus sensible aux nuances de rouge que de vert, ce qui explique l'utilisation de la composition 453 ou 432 pour étudier la végétation (forte réflectance de la végétation dans le canal 4 du proche infrarouge).

Après la réalisation de la combinaison des bandes et de la composition colorée, il faut interpréter les images à travers une méthode d'interprétation et d'analyse de ces images appelée photo-interprétation. En effet, la photo-interprétation est la technique qui consiste à identifier les objets sur les photos aériennes ou les images satellites par l'analyse visuelle à partir de critères de reconnaissance établis par le photo-interprète, c'est-à-dire l'utilisation d'une clé d'interprétation (tableau VII).

Cette clé d'interprétation est élaborée sur la base de la connaissance du sujet et de la région à étudier, ainsi que de l'expérience du photo-interprète.

Avant cette interprétation, il faut caler la portion d'image qui correspond au secteur étudié. Pour cela, il faut projeter les limites du secteur étudié sur les images et les géo-référencer comme indique à l'étape 1 de la détermination des hydro-écorégions.

Il y a deux types d'interprétation : l'interprétation analogique et la classification. Pour cette étude, c'est la classification qui a été utilisée du fait qu'elle permet de mieux définir les classes. La classification est le procédé qui consiste à regrouper les pixels d'une image en un nombre fini de classes. Si le pixel satisfait à une série de critères, il est affecté à la classe qui correspond à ces critères. Il existe deux approches de la classification : la classification non supervisée et la classification supervisée. Dans le cadre de la présente étude, c'est la classification supervisée qui

a été utilisée du fait qu'elle permet la précision dans les interprétations des paysages en termes d'états de surface (Amoussou, 2010).

Dans la classification supervisée, on sélectionne des groupes de pixels qui représentent des formes (patterns) qui sont caractéristiques d'un type donné d'occupation du sol. En sélectionnant des formes sur l'image, on amène l'ordinateur à identifier des pixels ayant ces caractéristiques. La classification supervisée consiste donc à choisir des aires d'entraînement qui sont des regroupements homogènes de pixels caractéristiques d'une occupation donnée du sol et à demander au logiciel de classifier toute l'image conformément à ces aires d'entraînement.

Les expérimentations et la connaissance du terrain guident dans le choix des aires d'entraînement dans toutes les classes de formations végétales (Amoussou, 2010).

Cette classification donne un fichier IMAGINE (.img) composé d'une seule couche. On parle alors d'une image thématique. Une table d'attributs est associée à cette image thématique. Cette table reprend, pour toutes les classes, les pixels de l'image originale qui ont été regroupés dans la classe correspondante. Il est également possible d'ajouter une colonne pour spécifier un nom ou un type d'occupation à chacune des classes. Des opérations de lissage permettent de rendre homogènes les différentes classes ainsi définies.

Après toutes ces opérations, il faut passer du fichier Raster au fichier Vecteur. C'est une conversion qui aboutit à la segmentation de l'image. Les unités s'individualisent et chacune d'elles peut être modifiée sans affecter les autres. C'est après cette étape que le fichier est exporté en « Shape file » pour être utilisable dans le logiciel Arc View. Le fichier ainsi obtenu est alors édité pour la finalisation des cartes et l'extraction des statistiques (superficies, pourcentages des unités d'occupation du sol).

Les couches extraites et exportées dans ArcView sont de diverses formes d'entités (ponctuelles, linéaires ou surfaciques) superposables. Elles sont éditées et symbolisées comme indiqué à la sous-étape 3 de la section "détermination des hydro-écorégions".

Elle se produit comme indiqué à la sous-étape 4 de la section "détermination des hydro-écorégions".

Une fois les cartes d'occupation du sol établies, il faut vérifier la réalité sur le terrain de l'existence effective des objets identifiés sur les images et représentés sur les cartes afin de corriger les erreurs éventuelles. Cette vérification s'est faite par une mission de contrôle de terrain.

En effet, le contrôle de terrain a lieu juste après les travaux de laboratoire et l'impression du premier draf de cartes d'occupation du sol. Il consiste à identifier les objets qui sont sur les images représentés en couches d'unité d'occupation du sol sur les cartes, à enregistrer les coordonnées de ces objets et à aller vérifier leur existence sur le terrain. Dans le bassin versant de la Pendjari, les objets identifiés ont été : la galerie forestière du cours d'eau Tikou entre Toukountouna et Kouarfa ; le pont de Tiélé et l'agglomération de Porga. Ces points identifiés sur les images et leurs coordonnées enregistrées dans le GPS ont été retrouvés à travers la recherche de points au GPS.

L'étude diachronique permet alors la comparaison des cartes réalisées (1972, 1990 et 2006) afin de faire ressortir la dynamique des écosystèmes.

Elle consiste à superposer les cartes issues de l'interprétation et l'analyse des images de 1972, 1990 et 2006 pour établir celles de l'évolution de la végétation entre ces trois années. Dans cette étude, nous n'avons pas présenté les cartes de synthèse. Nous avons réalisé seulement un tableau synthèse récapitulant les types d'occupation du sol en 1972, 1990 et 2006 et les évolutions (progression ou régression) enregistrées pour chacun des types d'occupation du sol. La comparaison des évolutions entre les années deux à deux (1972-1990 ; 1990-2006 et 1972-2006) a permis d'évaluer le rythme d'évolution des types d'occupation du sol.

La dynamique des types et/ou unités d'occupation du sol est caractérisée de la façon suivante :

? si la superficie d'un type ou d'une unité d'occupation du sol en année ancienne reste la même qu'en année récente, la superficie de l'unité est stable.

? si la superficie d'un type d'occupation en année ancienne a augmenté en année récente, la superficie de l'unité est en évolution progressive.

? si la superficie d'un type d'occupation en année ancienne a diminué en année récente, la superficie de l'unité est en évolution régressive.

Le débit écologique est par définition le débit minimum requis pour maintenir une quantité et une qualité d'eau nécessaire pouvant préserver l'équilibre écologique dans les eaux courantes et dans la zone riveraine.

Dans le cadre de la présente étude, le débit écologique des rivières du bassin versant de la Pendjari n'a pu être défini pour des raisons de l'indisponibilité des données écologiques nécessaires.

En effet, la détermination du débit écologique nécessite à la fois les données hydrologiques et les données écologiques. Les données hydrologiques sont les débits moyens (journalier, mensuel,

annuel). Tandis que les données écologiques sont constituées de l'inventaire de zoobenthos et de

phytobenthos, de l'inventaire de la faune et la flore des zones riveraines des rivières, des données

Lorsqu'il n'y a pas ou très peu de données comme c'est cas dans notre secteur d'étude, il y a lieu

de faire des observations sur deux ans au moins afin de disposer des données nécessaires pour

- échantillonnages des prélèvements d'échantillons d'eau et de substrat aux lieux des sections

- analyse des caractéristiques physico-chimiques et bactériologiques des eaux ;

- inventaire de la diversité des organismes aquatiques et de biomasse (zoobenthos et de

Les hydro-ecoregions du bassin de la pendjari au benin : analyse des déterminants socio-économiques et environnementaux de la dynamique des écosystèmes naturels

Conclusion partielle

CHAPITRE 2 :

Introduction partielle