Modélisation du bilan hydrique du réservoir de Tandjari au Burkina Faso

La construction de réservoirs est une stratégie largement utilisée pour faire face à la disponibilité limitée en eau en capturant le ruissellement. Au Burkina Faso, les réservoirs fournissent en eau pour l'irrigation, pour l'agriculture et l'approvisionnement en eau pour les personnes et le bétail. Bien que les réservoirs aient été utilisés pendant un siècle au Burkina Faso, les données sur le bilan de l’eau des réservoirs et leurs bassins versants en amont sont rares et le savoir-faire de la valeur et de l'applicabilité des données est insuffisant. En outre, la demande croissante d'eau et le changement climatique font appel à des statistiques adéquates sur la disponibilité en eau dans les réservoirs. Les principaux objectifs de cette recherche ont été de déterminer le bilan d’eau du réservoir et d'améliorer les connaissances sur les paramètres d'entrée pertinents pour un modèle hydrologique, l'analyse des tendances de l'utilisation de l'eau et l'impact des changements climatiques et de la demande en eau. Cette étude a porté sur le réservoir de Tandjari, situé dans le sud-est du Burkina Faso, pour lequel les différentes composantes du bilan d’eau ont été déterminées. Le bilan d’eau du réservoir décrit le changement dans le stockage de l'eau, qui dépend de l'écoulement du ruissellement, de l'afflux d’eau souterraine, des précipitations sur la surface d'eau, de l'évaporation, de la consommation d'eau, de la décharge et de l'infiltration dans le fond du réservoir. Le modèle hydrologique distribué, appelé ‘Soil and water Assessment Tool’ (SWAT), a été utilisé pour simuler les composantes du bilan d’eau au fil du temps. Le bilan d’eau a été simulé pour cinq ans (2012-2016), à l'exclusion d'une période d'échauffement de deux ans. L'étalonnage et la validation du modèle sont basés sur le stockage observé des réservoirs (2012-2016) et les incertitudes dans le modèle de sortie ont été quantifiées à l'aide du programme ‘Sequential Uncertainty Fitting Algorithm’ (SUFI-2). L'étalonnage a montré que la meilleure simulation correspondait bien au stockage observé. 62% des données mesurées de la réserve de réservoir simulée étaient dans la bande de 95PPU, cela permet de valider les processus de mesure utilisés. La qualité du modèle, indiquée par l'épaisseur de la bande de 95PPU et appelée facteur R, était de 0,49 (sur un 0 parfait, mais tout à fait raisonnable autour de 1). La performance du modèle acceptable est reflétée par les valeurs de l'efficacité de Kling-Gupta (KGE) et du coefficient de détermination (R²), respectivement de 0,83 et de 0,70. La valeur de PBIAS de -0,0% a indiqué que le modèle n'a pas surestimé ou sous-estimé l'entreposage de réservoir observé. La validation du modèle, pour laquelle différents ensembles de données ont été utilisés, a montré que 75% des données simulées étaient croisées par la bande de 95PPU et que l'épaisseur de la bande, indiquée par le facteur R, était de 0,44. Le KGE et le R² pour la période de validation (mai 2017 à décembre 2017) étaient respectivement de 0,78 et 0,93. Les paramètres comportementaux améliorés pour la validation indiquent que la fiabilité du modèle s'est améliorée en utilisant un ensemble de données obtenu à partir d'une station météorologique qui avait un meilleur emplacement par rapport au bassin versant. De plus, les données sur les réservoirs observées utilisées dans la procédure de validation ont été obtenues par des enregistrements automatisés au lieu des lectures manuelles, ce qui a permis de minimiser le biais d’erreur dû à l'intervention humaine. Le bilan d’eau, modélisé sur une période de cinq ans (2012-2016), a montré que plus de la moitié de la sortie annuelle des réservoirs s'évaporait, environ un quart infiltré et moins d'un cinquième pour la consommation. L'infiltration n'a pas besoin d'être considérée comme une perte directe, puisque les villages voisins avec des puits sont susceptibles de bénéficier de l'infiltration, ce qui assure la recharge des eaux souterraines toute l'année. Environ 1,4 MCM d'eau s’infiltre chaque année, mais on ne peut tirer aucune conclusion quant à la quantité réelle de cette quantité accessible par captage d'eau souterraine. La tendance générale à l'utilisation de l'eau dans les réservoirs a été que la plupart des eaux ont été pompées par l'entreprise d'eau potable pour alimenter les populations de Fada N'Gourma, suivies par l'eau d'irrigation pour l'agriculture et enfin les prélèvements d'eau par les habitants vivant au bord de l’eau du barrage et le bétail. Le réservoir n'a pas été sur-alloué ou stressé. Les rapports du volume final-au volume-initial indiquent que le réservoir ne se vide pas; par conséquent, l'eau est retirée du réservoir à un taux soutenable. Au niveau minimum observé, la capacité du réservoir a été réduite d'environ 70%, ce qui a suffi à soutenir d'importantes activités, y compris la pêche. Toutefois, le changement climatique et la demande croissante en eau demandent un suivi attentif du bilan d’eau. Comme la demande devrait être doublée d'ici 2030, on s'attend à ce que pendant une période de sécheresse (<700 mm de pluie), le réservoir ne puisse pas répondre à la demande en eau avec le risque que le réservoir se vide pendant la saison sèche. Le changement climatique pourrait avoir un effet aggravant si la fréquence et l'intensité des sécheresses augmentent. L'interruption des prélèvements d'eau sur une longue période affectera les résidents locaux qui dépendent de cette ressource. Les résultats de cette étude mettent en évidence l'importance de la collecte et de l'analyse des données afin de comprendre le comportement du réservoir et de son bassin versant adjacent dans un contexte hydrologique. La quantification des composantes du bilan d’eau est une tâche importante pour les Agences de l'Eau; car elle soutiendra l'élaboration de stratégies opérationnelles pour l'approvisionnement en eau et l'allocation d'eau et elle peut contribuer à la conception et à la mise en œuvre de la politique de l'eau.