Bulletin de la Recherche Agronomique du Bénin Numéro 59 – Mars 2008 Modélisation du bilan hydrologique du bassin versant du Klou au Centre-Bénin: Contribution à la gestion durable des ressources en eau SINTONDJI 10 L. O., AWOYE 10 H. R. et AGBOSSOU 10 K. E. Résumé La présente étude vise à contribuer à la gestion durable des ressources en eau dans le département des Collines au centre du Bénin, en adaptant un modèle hydrologique régional aux processus hydrologiques et au transport de sédiments dans le bassin versant du Klou, qui tient compte du climat, du couvert végétal, des pratiques socio-économiques et de l’état de la surface du sol. Pour ce faire, le modèle SWAT (Soil and Water Assessment Tool), un modèle hydrologique physique semi distribué à interface SIG a été calibré et validé pour le bassin versant étudié. Le bilan hydrologique a été calculé pour chaque unité homogène du point de vue des propriétés physiques des sols et d’utilisation des terres (HRU) avant d’être agrégé à l’échelle du sous bassin, puis du bassin. Ceci augmente la précision des résultats. Les résultats ont montré que le modèle SWAT a bien reproduit l’hydrologie du bassin versant. Du bilan hydrologique annuel moyen, il ressort que les apports pluviométriques sur le bassin s’élèvent à 1.140 mm/an pour la période allant de 1990 à 1995, correspondant aux années de calage et de validation du modèle. Le ruissellement moyen s’élève à 143 mm/an, soit un coefficient de ruissellement de 12,5 %, la recharge totale moyenne des aquifères est de 218 mm.an -1, soit 19% des précipitations, et l’évapotranspiration réelle est de 791 mm/an, soit 69,4% des précipitations. Quant aux sédiments érodés et transportés au niveau de la station de mesure de débits de la rivière Klou, une valeur moyenne de 5 t/hax-1.an -1 a été obtenue pour tout le bassin. Cette valeur cache de profondes disparités : en moyenne 9 t.ha -1.an -1 de sédiments sont emportés des terres agricoles et 0,3 t.ha -1.an -1 des savanes arborés. Sur la base de ces résultats, des suggestions pour une utilisation durable des ressources en eau et des terres ont été faites. Mots clés : modélisation, bilan hydrologique, érosion, SWAT, bassin versant, Bénin Modelling the hydrological balance of the Klou’s catchment in the centre of Benin: Contribution to sustainable water resources management Abstract This study aims to contribute to the sustainable management of water resources in Collines department (centre of Benin), by adapting a regional hydrological model to hydrological processes and sediment transport in the catchment area of Klou, which takes into account the climate, land cover, socioeconomic practices and initial soil surface conditions. In order to reach this goal, the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model, a semi-distributed watershed model with GIS interface has been calibrated and validated for the studied catchment area. Based on the digital elevation model for the study area, climatic data, digital maps of land and the physical characteristics of soils, digital maps of land use, and physical parameters data of main crops of the study area, the SWAT model divides the whole catchment in several sub-basins and homogeneous unit at point of view of soil properties and land use called HRU (Hydrological Response Unit). The water balance was calculated for each HRU before being aggregated to the sub watershed scale, and then the basin. This increases the accuracy of results. The results showed that the SWAT model provides suitable reproduction of the watershed hydrology. From the average annual water balance, it follows that rainfall in the basin amounts to 1,140 mm for the 10 Laboratoire d’Hydraulique et de Maîtrise de l’Eau, Faculté des Sciences Agronomiques, Université d’Abomey-Calavi, 01 B.P. 526 Recette Principale, Cotonou 01, République du Bénin, Tél. : (++229) 21 36 01 26/21 36 01 22, e-mail : [email protected] , [email protected] & [email protected] 35 Bulletin de la Recherche Agronomique du Bénin Numéro 59 – Mars 2008 period including both calibration and validation years. Runoff amounts to 143 mm/year, representing a ratio of 12.5 %, total recharge of aquifers is 218 mm/year (19 % of precipitations), and actual évapotranspiration is about 791 mm/year, or 69.4 % of precipitations. For the eroded sediment transported to the outlet of the Klou River, an average value of 5 tons/ha/year has been obtained for the entire basin. This value hides disparities: for example, an average of 9 tons/ha/year of sediment is carried into farmland and 0.3 ton/ha/year in the wooded savannahs. Some suggestions for sustainable use of water resources based on the annually quantities renewed has finally been made, followed by other suggestions regarding land conservation practices. Key words : modelling, water balance, erosion, SWAT, Klou’s catchment, Benin Introduction L’eau est la ressource naturelle la plus précieuse ; en de nombreux points du globe, sa disponibilité est menacée tant en quantité qu’en qualité notamment dans les pays sous- développés. La quantité et la qualité des ressources en eau disponibles posent actuellement des problèmes de plus en plus complexes et difficiles à résoudre (Riad, 2003). La consommation d’eau augmente considérablement et la pénurie se fait sentir dans de nombreux pays surtout en voie de développement. Cette situation s’aggrave à cause de la croissance rapide de la population, de l’expansion de l’urbanisation et du développement économique croissant (Abbott et Refsgaard, 1996). Le phénomène de croissance de la population prend de l’ampleur en Afrique en général et augmente la demande en eau, pour des usages domestiques, agricoles et autres. Pour l'Afrique, des estimations révèlent que dès à présent la quantité d'eau douce disponible est seulement environ le quart de la disponibilité en eau en 1950, et que l’approvisionnement en eau potable pourrait devenir problématique particulièrement en Afrique occidentale, où environ 35 années sèches ont été observés (Speth et al. , 2002). La variabilité spatiale et temporelle est au cœur de la pénurie de ressources en eau, responsable de la vulnérabilité et de la croissance économique. Des observations ont d’ailleurs montré que la variabilité pluviométrique en Afrique de l’Ouest a significativement augmenté depuis les années 1950 (Maiga, 1998), influençant ainsi la disponibilité de l’eau (Mimikou et al ., 2000 ; Gaiser et al ., 2003). Le Bénin est donc également confronté au problème du développement et de la gestion durable de ses ressources en eau (MMEH, 1999). Dans les communes de Savalou et Dassa- Zoumè, la situation de la disponibilité de points d’eau potable pour desservir les communautés en eau de boisson, en fonction des tailles démographiques, est loin de respecter les recommandations en la matière. Leurs Plans de Développement Communaux (PDC) présentent de façon unanime une situation de non maîtrise des ressources en eau. Une gestion intégrée des ressources en eau s’impose donc pour accompagner un développement durable qui puisse concilier le développement socio-économique et la préservation de l’environnement. La présente étude a donc pour objectifs de contribuer à la gestion durable des ressources en eau dans le Zou en adaptant un modèle hydrologique régional, en l’occurrence le modèle SWAT, au processus pluie – ruissellement et au transport de sédiments dans le bassin versant du Klou. Ce modèle à base physique et semi-distribué permet, tout en tenant compte des influences du climat, du couvert végétal et des pratiques socio-économiques, de calculer les composantes du bilan hydrique. Méthodologie Caractéristiques du bassin et de son environnement L’étude a concerné le bassin versant du Klou à l’exutoire du pont de Logozohè (7°53’ de latitude Nord et 2°07’ de longitude Est), d’une superficie d e 309,9 km2 (Figure 1). La rivière Klou est un affluent de la rivière Agbado qui appartient au grand bassin du Zou. Le bassin du Klou se trouve entre 7°42’ et 8°08’ de latitude Nord et 2° et 2°15 ’ de longitude Est. Il est donc situé dans la zone cotonnière centre (ZCC) du département des Collines et couvre en partie les communes de Savalou, Glazoué et Dassa-Zoumè. L’altitude moyenne du bassin versant du Klou est de 178,1 ± 19,9 m. 36 Bulletin de la Recherche Agronomique du Bénin Numéro 59 – Mars 2008 380000 390000 400000 410000 420000 430000 440000 940000 O N S IG 940000 A E -F R A IN K R U B Banon # 930000 Akpassi 930000 S Djagbalo # BANTE S PARAKOU Y Bobè Y N Assaba 920000 # N I G E R 920000 I A TOGO ABOMEY Y # LOKOSSA S Y PORTO-NOVO Akatakou Agoua YY 910000 COTONOU UTM 1983 Zone 31 N OCEAN ATLANTIQUE 910000 o d Aklampa a S b g A 900000 Atokolibé S # Agbon 900000 S Gouka # Monmontchoké # Galata Yagbo # 890000 Kpataba u Miniki # o S l K 890000 # Magoumi Ekpa Ouèdèmè S S Lahotan S # Doyissa 880000 Agramidjodji Attakè GLAZOUE Y # S A Ouèssè Kpakpaza z S S 880000 S o SAVALOU Zafé k Y # Monkpa a n S # Logozohè Goho Gomé # S 870000 Amazon S Sokponta Okèmèrè # 870000 Mahou o Lama Kèrè S # # S Lèma d # a b Govi g A 860000 S DASSA Y Gobada u S Kpingni Togon # o l 860000 K Trè S Fita# # Ouissi Paouignan 850000 S Gbédavo 850000 Adiakonou # # Cours d'eau Bassin du Klou au pont de Logozohè Bassin du Klou Zouto 840000 # Bassin de l'Agbado Atchérigbé # 840000 0 6 12 18 24 30 Kilometers 380000 390000 400000 410000 420000 430000 440000 Figure 1.