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Modélisation des crues de juillet et aoàt 2012 dans le bassin versant du Logone, extrême-nord Cameroun


par Henriette MPEI KOUL
Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Maroua - Ingénieur des Travaux en Météorologie, Climatologie, Hydrologie et Pédologie option Hydrologie 2019
  

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REPUBLIQUE DU CAMEROUN PAIX-TRAVAIL-PATRIE

*******

REPUBLIC OF CAMEROON PEACE-WORK-FATHERLAND

*******

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

*******

MINISTRY OF HIGHER EDUCATION

*******

UNIVERSITE DE MAROUA

******

THE UNIVERSITY OF MAROUA

******

ECOLE NATIONNALE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DE MAROUA

******

NATIONAL ADVANCED SCHOOL OF ENGINEERING OF MAROUA

******

B.P/P.O.: 46 Maroua

TEL: +237 22620376/22620899 FAX: +237 22291541/22293112

DEPARTMENT OF METEOROLOGY
CLIMATOLOGY HYDROLOGY AND
PEDOLOGY

DEPARTEMENT DE METEOROLOGIE
CLIMATOLOGIE
HYDROLOGIE ET PEDOLOGIE

MODELISATION DES CRUES DE JUILLET ET AOÛT
2012 DANS LE BASSIN VERSANT DU LOGONE,
EXTRÊME NORD, CAMEROUN

Rapport de fin d'étude présenté en vue de l'obtention du Diplôme d'Ingénieur
des Travaux en Météorologie, Climatologie, Hydrologie et Pédologie
Option Hydrologie

Rédigé par

Mme MPEI KOUL Henriette épse NANMENI

Matricule : 16F033S

Encadreur Professionnel
MOHAMMED BILA
Expert Modeler, CBLT

Encadreur Académique
Dr : BON André Firmin
Enseignant, ENSPM

Octobre 2019

i

DEDICACES

A

Mes enfants Lowen Archange et Divine Favour Mon époux Raoul Martial

Ma maman Mfaram Julienne

II

III

REMERCIEMENTS

Au terme de ce travail, il m'est agréable de remercier certaines personnes qui d'une manière ou

d'une autre ont participés à l'accomplissement de ce travail. Mes remerciements vont à l'endroit

de :

> Dr BON André Firmin, qui n'a ménagé aucun effort pour l'accomplissement de ce travail :

merci Dr pour votre disponibilité, et la rigueur du travail bien fait ;

> Mr MOHAMMED BILA pour son instinct de père. C'est grâce à vous que j'ai obtenus mon

stage à la CBLT. Vous m'avez ouvert l'esprit dans une autre branche de l'hydrologie qui est la

modélisation hydrologique. One more time, Thank you so much Mr Bila ;

> Pr AOUDOU DOUA Sylvain, pour ses encouragements, ses orientations et ses conseils dans

les systèmes d'informations géographiques ;

> Mr HASSANE TAHIROU AMADOU (expert en télédétection et SIG CBLT) pour sa

disponibilité et ses conseils ;

> Dr BINELI Etienne pour son encadrement durant les 3 années de ma formation. Une fois de

plus merci Dr pour le génie que vous avez fait naître en moi ;

> Dr FITA Elisabeth pour son attention, sa disponibilité et son écoute. Merci Mme pour la

confiance en soi que vous avez développé en moi ;

> Mes Enseignants de polytechnique de Maroua pour leurs disponibilités pour un enseignement

de qualité ;

> Dr CHETIMA BOUKAR (conseillé GIZ) pour son apport incommensurable dans

l'accomplissement de ce rapport.

> Tout le personnel de la CBLT

> La famille KOUL à MBASSA pour son éducation méritée ;

> La famille NJANDJA Pierre pour ses encouragements ;

> Mes oncles et tantes

> Mes frères et soeurs pour leurs encouragements.

> Mon ami de tous les jours TALLA FOGANG pour sa disponibilité et ses conseils ;

> Mes camarades de promotion

iv

LISTE DES SIGLES, ABREVIATIONS ET ACRONYMES

ACE2 : Altimétrie corrigé 2 d'élévation

CBLT : Commission du Bassin du Lac Tchad

CK-K1 : Conductivité hydraulique efficace des canaux tributaires

CK-K2 : Conductivité hydraulique effective CN : Numéro de courbe

FAO : Food and Agriculture Organisation

GIZ : Deutsche Gesellschaff für internationale Zusammenarbeit GLCC : global land Cover

GRDC : Centre Mondiale des données de ruissellement HM : Modèle Hydrologique

HUR : Unité de Réponse Hydrologique km2 : kilomètre carré m3 : mètre cube

ME : l'Erreur moyenne

mm : millimètre

MNE : Modèle Numérique d'Elévation NSE : Efficacité du modèle Nash-Sutcliffe

OMM : Organisation Météorologique Mondiale PET : Evapotranspiration potentielle

PHU : unités de fraction potentielles

Qsurf : ruissellement de surface accumulée au cours de la journée

R : précipitation accumulées au cours de la journée

RCA : République Centre Africaine

RCHRG_DP : Coefficient de recharge de l'aquifère profond RMSE : Erreur quadratique moyenne

S : paramètre de rétention

SCS : Méthode de numéro de courbe

SIG : systèmes d'informations géographiques

SRTM : Shuttle Radar Topography

SURLAG : coefficient de décalage de ruissellement

SWAT : Outil d'Evaluation des Sols et des Eaux

UNESCO : Organisation des Nations Unies pour l'Education, la Science et la Culture. USGS : United States Geological Survey

V

vi

vii

VIII

SOMMAIRE

DEDICACES ii

REMERCIEMENTS iii

LISTE DES SIGLES, ABRAVIATIONS ET ACRONYMES iv

LISTE DES FIGURES vii

LISTE DES TABLES ix

LISTE DES EQUATIONS x

RESUME xi

ABSTRACT xii

INTRODUCTION 1

CHAPITRE I : CADRE GENERAL DE L'ETUDE 3

I.1 PRESENTATION GENERARAL DE LA CBLT 3

I.2 PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE 4

I.3 DEFINITOINS 12

CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES 15

II.1 MATERIEL 15

II.2 METHODE 17

CHAPITRE III : RESULTATS ANALYSES ET DISCUSSIONS 27

III.1 RESULTATS ET ANALYSES 27

III.2 DISCUSSION 52

CONCLUSION 55

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 56

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Le bassin versant du Logone 6

Figure 2: Aperçu schématique des processus hydrologiques simulés dans SWAT 18

Figure 3: les sous bassins du Logone 28

Figure 4: débits entrant du Logone et ses affluents 30

Figure 5: Débit entrant du Logone à Kousséri 30

Figure 6: Débit sortant du Logone à Kousséri 31

Figure 7: Débit entrant du Logone à Logone Birni 31

Figure 8: Débit sortant du Logone à Logone Birni 32

Figure 9: Débit entrant du Logone à Yagoua 32

Figure 10: Débit sortant du Logone à Yagoua 33

Figure 11: débit entrant de Pendé 33

Figure 12: Débits sortants simulés et observés de la Pendé 34

Figure 13: Débit entrant du M'Béré 34

Figure 14: Débit sortant du M'Béré 35

Figure 15: Débit entrant de la VINA 35

Figure 16: Débit sortant de la VINA 35

Figure 17: Débit entrant de Lim 36

Figure 18: Débit sortant de Lim 36

Figure 19: Débit entrant de Nya 37

Figure 20: Débit sortant de Nya 37

Figure 21: Débit entrant de Tandjilé 37

Figure 22: Débit entrant du Mayo Tsanaga 38

Figure 23: Débit sortant du Mayo Tsanaga 38

Figure 24: Ruissellement dans la VINA 39

Figure 25: ruissellement dans le bassin versant du Logone à Kousséri 39

Figure 26: Ruissellement dans le Mayo Tsanaga 40

Figure 27: Ruissellement dans le bassin du Logone à Logone Birni 40

Figure 28: Ruissellement du bassin du Logone à Yagoua 40

Figure 29: Evapotranspiration dans le bassin versant du Mayo Tsanaga 41

Figure 30: Evapotranspiration dans le bassin versant de la Pendé 41

Figure 31: Modèle Répartition des précipitations dans le bassin du Logone 42

Figure 32: Précipitations dans le bassin versant du Logone à Kousséri 42

Figure 33: Précipitations de 2012 dans le bassin versant du Mayo Tsanaga 43

Figure 34: Précipitations de 2008 dans le Mayo Tsanaga 43

Figure 35: Recharge par la nappe du bassin de la Pendé: année hydrologique 2011-2012 44

Figure 36: Recharge par la nappe du bassin de la M'Béré sur 30 années hydrologiques 44

Figure 37: Recharge par la nappe dans le Mayo Tsanaga 44

Figure 38: Percolation du bassin de Tandjilé sur 30 années hydrologiques 45

Figure 39: percolation dans le bassin du Logone occidental sur 30 années hydrologique 45

Figure 40: Histogramme des précipitations 2008 et 2012 dans le bassin versant du Logone 46

Figure 41: Histogramme des valeurs représentatives 49

Figure 42: Cercle de corrélation 50

Figure 43: les observations supplémentaires de l'analyse 52

Figure 44: Les limites du bassin versant du Logone à l' extrême-nord du Cameroun 53

Figure 45: Délimitation du bassin versant du Logone dans les communes de Kousséri et Logone

Birni 54

Figure 46: Délimitation du bassin du Logone étape1 57

Figure 47: Délimitation du bassin versant du Logone étape 2 57

Figure 48: Délimitation du bassin versant du Logone étape 3 57

Figure 49: Fin de la délimitation du bassin versant du Logone 57

Figure 50: Création des HRU étape 1 57

Figure 51: Création des HUR étape 2 57

Figure 52: Fin de création des HRU 57

Figure 53: simulation des paramètres étape 1 57

Figure 54: simulation des paramètres étape 2 57

Figure 55: Calibrage et visualisation des paramètres simulés 57

Figure 56: Carte des HUR par sous bassin 57

ix

LISTE DES TABLES

Tableau 1: Description du modèle numérique téléchargé 16

Tableau 2: Récapitulatif des données téléchargées 16

Tableau 3: Les limites des sous bassins versants du Logone 27

Tableau 4: Les HUR dominants par sous bassin 29

Tableau 5: Récapitulatif du test de Khi2 46

Tableau 6: Statistique descriptive 47

Tableau 7: Récapitulatif de la matrice de corrélation entre les paramètres des sous bassins 48

Tableau 8: Table des valeurs propres de l'analyse des résultats 48

Tableau 9: table des vecteurs propres 49

Tableau 10: Tableau des cosinus carrés 51

Tableau 11: Table des altitudes 57

Tableau 12: Table de création des HUR 57

Tableau 13: Table de la couverture terrestre et des types de sols 57

X

LISTE DES EQUATIONS

Équation 1: équation du bilan d'eau 19

Équation 2: Equation de numéro de courbe SCS 19

Équation 3: Equation du paramètre de rétention 19

Équation 4: Calcul de routage par la méthode Muskingum 22

Équation 5:Erreur moyenne et l'efficacité du modèle NSE 23

Équation 6: Erreur quantitative moyenne 23

Équation 7: Sensibilité à l'échelle composite 23

Équation 8: Variance 25

Équation 9: Distance euclidienne 25

Équation 10: Equation 9 sous la forme développée 25

xi

RESUME

Les inondations de 2012 dans la région de l'Extrême-Nord ont créés de nombreux dégâts tant matériels qu'humain dont les causes exactes restent toujours mitigées. Alors que la collecte des données hydrologiques et météorologiques reste encore un problème à nos jours, La modélisation des crues de juillet et Août dans le bassin versant du Logone est privilégié pour avoir les causes exactes de ces inondations. La méthode adoptée est la modélisation des caractéristiques physiques du bassin versant et la reproduction des données historiques intervenants dans la recharge des cours d'eau. L'étude statistique des données permet de déterminer le ou les paramètres ayant causés ces inondations. Les résultats montrent que les données de 2012 des paramètres (pluies, débits, évapotranspiration, percolation, ruissellement, recharge par la nappe), sont identiques à celles de 2008 (une année sans inondation) excepté celles du bassin versant du Mayo Tsanaga. Les caractéristiques physiques du bassin versant du Logone englobent seulement une petite surface de la zone victime des inondations de 2012. Ces informations donnent une vision plus large dans la recherches des causes exactes des inondations de juillet et Août 2012 à l'extrême Nord du Cameroun qui seraient causer par les paramètres hydrologiques et météorologiques du bassin versant de EL-BEID, un bassin frontalier du bassin versant du Logone.

Mots clés : crues, bassin versant, modélisation hydrologique, analyse statistique, inondations, Extrême-Nord, Cameroun

XII

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