1) Etude hydrologique

1) Étude de la réponse hydrologique du bassin versant

 

La région de Gorgol comprend de nombreux oueds (cours d'eau souvent asséché). Or comme on le sait, la Mauritanie connaît chaque année une saison des pluies, et de plus Gorgol est l'une des région les plus arrosée.

Pour pouvoir concevoir un réseau de collecte fonctionnant en gravitaire, il est nécessaire de construire la lagune dans un point bas. Or bien souvent ces points correspondent au milieu d'un oued, on n'en sont pas très éloignés. Ainsi, il est nécessaire de nous assurer que lors de fortes pluies, l'endroit où l'on désire placer notre lagune ne sera pas inondé par l'eau qui ruisselle dans les oueds environnants. C'est le but de cette partie de notre étude.

 

Le bassin versant drainant l'eau vers l'oued se trouvant à proximité de notre lagunage à Civé (voir carte) a une surface d'environ 2 km². Pour montrer que notre lagunage ne craint rien a l'emplacement que nous avons choisi (voir carte page suivante),  nous avons décidé de faire notre étude sur un oued bénéficiant d'un bassin versant bien plus large. Ainsi, l'oued que nous allons étudier est celui qui se trouve juste a coté de la localité de Koundélé (au Nord de Civé). Son bassin mesure environ 800 km² c'est a dire 400 fois la surface de celui de Civé, et reçoit donc beaucoup plus d'eau de ruissellement que celui de Civé.

 

Figure 1. Représentation du bassin versant de Koundélé (Source : Google Earth)

Pour obtenir la réponse hydrologique du bassin versant de Koundélé, nous nous sommes servi du logiciel HEC-HMS. Celui-ci a été réalisé par l'US Army Corps of Engineers, et permet d'obtenir la relation pluie-débit pour une large gamme de bassins versants.

Les données pluviométriques en Mauritanie sont très difficiles à trouver, sauf pour Nouakchott. Mais l'image suivante nous montre que la pluviométrie dans la région que nous étudions est très différente de celle de la capitale du pays :

 

Figure 2. Répartition des isohyètes de la normale 1961-1990 (Source : site http://www.fao.org)

Nous ne pouvons donc pas nous contenter de prendre les données pluviométriques de Nouakchott pour simuler notre pluie sur Gorgol.

Nous avons essayé de contacter l'Office National de la Météorologie (ONM) de Mauritanie afin d'obtenir des archives, en vain. Nous avons donc dû nous contenter d'un document, trouvé sur le site de l'ONM, pour estimer notre pluviométrie pour des pluies extrêmes :

 

Figure 3. Pluviométrie de la saison des pluies 2010 pour différentes villes de Mauritanie (Source : site de l'Office National de la Météorologie de Mauritanie www.onm.mr)

La ville la plus proche de Koundélé est Kaédi, et nous supposerons donc que la pluviométrie est la même pour les deux villes. Il aurait été intéressant de trouver un modèle statistique de pluviométrie nous permettant de répartir, à partir de ces seules données, les hauteurs d'eau précipitée journalières. Cependant nous ne sommes pas parvenus à en trouver.

Ainsi, nous avons choisi de répartir "à la main" les données que nous avons dans le tableau ci-dessus afin d'obtenir des données journalières pour la saison des pluies. Pour la saison sèche, nous considérerons que, comme pour la saison des pluies, le rapport des hauteurs d'eau de pluie entre Kaédi est Nouakchott est environ égal à 2 pour les valeurs extrêmes (313/153). Nous avons eu soin, cependant, de garder le nombre de jours de pluies maximal égal à 23.

Pour la pluviométrie de Nouakchott, nous avons trouvé des données de pluivométrie en moyenne sur une année, sur le site Climate and Temperature Information, avec également le nombre de jours de pluie par mois. Ces données sont reportées sur le tableau ci-dessous, ainsi que les valeurs de pluies estimées "à la main" sur Kaédi, en essayant de respecter les informations retenues dans la bibliographie.

Tableau 1. Pluviométrie de Nouakchott (Source : http://www.climatetemp.info/mauritania/) et de Kaédi (estimation)

A partir de cela, nous avons donc réparti les précipitations sur tous les jours de l'année, et avons obtenu le résultat suivant :

Figure 4. Intensité des précipitations (simulation HEC-HMS)

Remarquons que les autres mois de l'année n'apparaissent pas car la pluviométrie y est bien trop faible. Nous nous rendons bien compte que cette estimation n'est pas rigoureuse et que la méthode que nous avons utilisée peut être critiquée, néanmoins nous n'avons pas eu d'autres moyens d'estimer une pluviométrie journalière dans notre région, les données étant difficiles à trouver. Nous réalisons tout de même qu'en partant d'une donnée "faussée", les résultats que nous obtiendrons par la suite seront d'autant plus éloignés de la réalité, mais nous avons quand même tenu à poursuivre notre étude.

Ainsi, une fois notre modèle de pluie crée, nous l'avons entrée dans le logiciel HEC-HMS. Le modèle que nous avons utilisé pour reproduire le phénomène d'infiltration est le modèle de Green & Ampt, et le modèle de l'onde cinématique pour le ruissellement. Nous nous sommes servis des données du cours de 2ème année "Bilans hydrologiques" de M. DARTUS, pour obtenir les valeurs de nos différents paramètres. Celles-ci sont reportées ci-dessous :

     

       

Figure 5. Paramètres utilisés dans la simulation sur HEC-HMS

Le lancement de la simulation nous a permis d'obtenir l'hydrogramme de débit à l'exutoire suivant:

Figure 6. Hydrogramme du débit obtenu

Remarque : On voit que dès le début de la simulation nous avons un pic de débit alors que le pic de pluie, lui, ne débute que vers le 20 juillet. En réalité c'est la même chose pour le débit. Nous n'avons conservé que les débits non nuls, car sinon les simulations sur HEC-RAS ne fonctionnaient pas. Ainsi, le résultat présenté part du 20 juillet au 1e octobre.

 

Ici encore, nous tenons à rester critiques envers nos résultats. En effet les paramètres que nous avons utilisé pour notre simulation proviennent de données bibliographiques qui ne sont pas précises. Elles nous donnent un ordre d'idée des valeurs de ces paramètres pour des types de sol. Dans notre cas, nous avons considéré que le sol était du sable grossier (ce qui correspond à la description donnée par l'AECID). De plus, nous n'avons pas pu caler notre modèle puisque nous n'avions aucune donnée de débit de cet oued pour la comparer avec notre résultat. Or nous savons pertinemment que de petites différences dans les valeurs des paramètres peuvent générer de grandes erreurs dans l'estimation du débit en sortie, que ce soit au niveau des volumes ou du temps. Cependant, encore une fois nous avons souhaité continuer notre étude, en gardant en tête que les résultats sont influencés par nos hypothèses et par l'imprécision des données dont on dispose.

Nous avons ensuite modélisé l'oued qui reçoit cet hydrogramme avec HEC RAS pour obtenir les niveaux d'eau dans l'oued et statuer sur la possibilité d'implanter une station de traitement. Pour pouvoir reproduire le mieux possible la géométrie de notre oued sur HEC-RAS, nous avons tracé 14 sections transversales a l'oued sur Google Earth. Nous restons critiques vis-à-vis de nos méthodes, car les données ne sont pas précises et peuvent être faussées sur GoogleEarth, surtout dans cette zone d'étude, mais nous avons utilisé les moyens dont nous disposions pour faire au mieux.

Figure 7. Visualisation de l'oued principal de Koundelé avec règle (Source : Google Earth)

La simulation en régime instationnaire avec pour entrée à l'amont l'hydrogramme de débit précédent et pour condition limite à l'aval la hauteur d'eau du fleuve (15m) dans lequel l'oued se jette donne le résultat suivant: (clic droit sur l'image puis clic sur lire)

On distingue facilement les 5 pics de l'hydrogramme qui se traduisent tous par une montée des eaux dans l'oued. On constate que l'oued ne déborde pas mais qu'il se remplit bien, à titre informatif, sa largeur avoisine les 2 km.

Regardons maintenant la cross section No3 qui est la section la plus proche du village.

Sur cette image le niveau d'eau est à son maximum et nous pouvons constater que la surface de l'eau se situe à 16,62 m d'altitude ce qui correspond à une hauteur d'eau de 2,62 m. La largeur de l'oued à cet endroit est impressionnante puisqu'elle dépasse 800 m ce qui montre à quel point ces zones sont sujettes aux inondations.

Conclusion :

   Au vu des résultats précédents, le lagunage que nous souhaitons implanter sur la commune de Civé qui se trouve au bord d'un oued drainait 400 fois moins de surface que celui que nous avons étudié et qui se trouve a 17m d'altitude ne craint pas d'être innondé pendant la saison des pluies même en cas de précipitations extrèmes.

 

2) Dimensionnement du réseau d'assainissement collectif 

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