La modélisation intégrée d`un écosystème inondable
Contents
1. Impact d un barrage l aval du delta D veloppement des sc narios et hypoth ses Le barrage de Tossaye est actuellement en projet con u pour la g n ration d lectricit la promotion de la navigation et la mise en valeur des zones du Lac Faguibine de la d pression du Gourma et de la vall e fossile du Tilemsi Coyne et Bellier 1997 Nous analysons ici uniquement son impact sur le delta int rieur du Niger en amont de Koryoum le port de Tombouctou Contrairement l am nagement l amont du delta la capacit de stockage du barrage laval n est pas un param tre pertinent La hauteur d eau de la retenue influe sur les courbes de remous qui ont pour effet d augmenter les hauteurs d eau dans le delta Nous avons retenu les quatre hypoth ses suivantes pour la hauteur d eau du r servoir dite cote de restitution 254 m 258 75 m 259 75 m 260 m plus hautes eaux La cote 254 m est la cote minimale de la retenue et il est d ailleurs pr vu dans la gestion v 791 792 Y Gestion int gr e des zones inondables tropicales du barrage de Tossaye de rabattre le niveau de la retenue ce niveau pendant la contre saison s che pour des raisons environnementales Coyne et Bellier 1997 Les cotes 258 75 met 259 75 m sont des niveaux d exploitation qui sont propos s et en discussion La cote de 260 m n est atteinte qu en situation exceptionnelle cote des plus hautes eaux Nous avons al2. les leyde cf Gallais 1984 Marie 1983 Les troupeaux se d placent d une zone vers une autre selon la saison et M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable quand le nombre de bovins d passe leur capacit d accueil les zones chassent les groupes Cette notion de capacit d accueil des zones gouverne donc les d placements des troupeaux M canismes de l activit d levage Dans ce module la ressource est le p turage et les acteurs sont les troupeaux de b ufs levage bovin exclusivement Les troupeaux entrent dans le delta pendant la premi re d crue de novembre d cembre puis pendant les p riodes de mont e des eaux de juillet ao t ils se retirent vers les zones ext rieures au delta Le d placement des troupeaux l int rieur du delta se fait en fonction de la capacit de charge mais d pend aussi du type de troupeaux on distingue les troupeaux propri taires et trangers Marie 1983 Gallais 1984 En cas d insuffisance en p turage les troupeaux propri taires partent les premiers vers une nouvelle zone de p turage Les troupeaux trangers suivent La capacit de charge est le nombre maximal de t tes de b tail qu une zone peut accueillir et est calcul e chaque pas de temps pour chaque zone Le p turage se d veloppe la fois sur les surfaces exond es et inond es La v g tation de la surface inond e est constitu e de trois
3. ann e s che l effet est plut t positif En ce qui concerne la p che colonne droite premi re et troisi me courbe on remarque un nivellement des captures le long de l ann e avec un impact sur les revenus plut t positif en ann e s che 1993 94 Impact de la capturabilit Une tude plus d taill e de l impact des param tres de contr le sur les syst mes de production est possible par une analyse de sensibilit en faisant varier la valeur d un des param tres de contr le Les r sultats d une analyse de sensibilit avec l indice de capturabilit variant entre 40 et 400 kg par sortie de p che sont M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable v 795 pr sent s sur la figure VIII b hors texte Cet indice augmente par exemple par une am lioration des engins de p che L impact d une variation de la capturabilit sur les captures et donc sur les revenus courbe en haut droite est tr s net surtout en ann e s che quand les captures sont plus faciles en raison d une moindre dilution En prenant des valeurs assez extr mes on montre un effet plateau des revenus de p che l abondance de la ressource poisson devient un facteur limitant pour les captures contrario l impact sur l activit de p che est n ant du fait que cet indice n intervient pas dans la disponibilit et la r partition des p cheurs dans le delta A court terme les p cheurs con
4. de 10 milliards de m et de 0 8 2 m pour une capacit de stockage de 15 milliards de m Dans tous les cas l importance de la crue diminue Les valeurs sont diff rentes pour le lac D bo qui est un lac central toujours en eau et le complexe T l Faguibine qui est relativement loign du fleuve Niger En effet l impact n est pas identique pour chaque objet hydrologique il d pend de sa localisation et de sa g om trie Ainsi nous avons divis le delta en quatre parties la zone Bani pas d impact la zone du Diaka et du Niger allant de K Macina au lac D bo la zone de l Issa Ber apr s le lac D bo la zone du Bara Issa allant de Awoye Dir l Tableau 1 Capacit du r servoir du barrage l amont du delta d finition du sc nario 1 Capacit de Am nagements stockage Pa 3 milliards de m sans S lingu S lingu actuel S lingu rehauss S lingu actuel barrage l amont de Bamako sur le Niger S lingu rehauss barrage l amont de Bamako sur le Niger R sultats Le fonctionnement hydrologique ant rieur la construction du barrage de S lingu a t simul et compar avec la situation actuelle avec barrage figure VII b hors texte On peut ainsi visualiser l impact d un am nagement sur les coulements mais galement sur les syst mes de production La colonne de gauche M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inon
5. en eau potable et en eau d irrigation Nous avons quantifi cet cr tage de la fa on suivante ht h t f s o t a Equation 2 h t hauteur d eau l instant t apr s am nagement hi t hauteur d eau l instant sans am nagement a altitude du fond du lit f param tre de contr le s param tre de contr le li e a un am nagement l amont Am nagement en aval Les courbes de remous sous l impact du barrage l aval provoquent une augmentation des hauteurs d eau dans le delta Ce 3 La courbe de remous est un ph nom ne de rel vement de la ligne d eau superficielle en raison d un ralentissement de l coulement l amont d un r tr cissement ou d un seuil dans le lit d une rivi re Jaccon 1986 v 781 782 Y Gestion int gr e des zones inondables tropicales ph nom ne a t tudi par HydroConsult 1996 pour le barrage de Tossaye en projet Dans le mod le nous tenons compte de l impact du barrage aval sur les hauteurs d eau en d limitant les objets hydrologiques qui seront touch s par la gestion du barrage pour les quatre sc narios L algorithme que nous avons tabli pour corriger les hauteurs d eau pendant l tiage est le suivant h t max a h t a f a i Equation 3 f est un param tre de contr le qui fait monter la hauteur d eau au temps t La valeur de f varie au cours de l ann e et n est pas la m me pour tous les objets On distingue cinq groupe
6. et al 1999 Comment ce syst me naturel va t il se transformer sous la pression fonci re et d mographique les changements climatiques l volution technique l impact d am nagements hydrauliques l impact d am nagements agricoles la d centralisation administrative 776 Y Gestion int gr e des zones inondables tropicales La mod lisation est utilis e comme un outil permettant de combiner une approche cologique de la dynamique des ressources et une approche socio conomique des activit s humaines de formaliser des interactions spatiales dans une dynamique temporelle et ainsi de mieux comprendre le fonctionnement d un cosyst me exploit Ainsi les attendus de la mod lisation sont tout la fois la description du syst me l analyse et la compr hension de son fonctionnement la simulation de son volution Le logiciel La configuration du mod le int gr e du delta int rieur du Niger est modulaire les modules sont th matiques Chaque module correspond un type de processus Le concept informatique de couche permet de bien marquer que chaque module repr sente une dynamique spatiale L avantage d une telle configuration est qu elle permet de d velopper et d am liorer ces modules ind pendamment et qu elle permet des calculs th matiques qui peuvent tre v rifi es et analys es Les articulations entre les modules th matiques sont command es par une horloge Dans l tat actuel de
7. fonction de la saison agricole 1 labour et semis 2 entretien d sherbage traitement 3 r colte et battage Le calendrier des activit s et la charge de travail sont bas s sur les travaux de Gallais 1984 La surface de riz sem e dans une zone d pend de la surface agricole de cette zone de la quantit de main d uvre disponible et de la disponibilit en semences Elle ne d pend pas de la crue car le semis se fait largement avant l arriv e de la crue La surface V 785 786 V Gestion int gr e des zones inondables tropicales de riz entretenue pendant la saison de culture d pend de la surface sem e de la surface inond e et donc de la qualit de la crue de la morphologie des plaines et de la disponibilit de main d uvre La r colte est fonction de la surface de riz entretenue et donc des conditions de culture dans les tapes pr c dentes importance de la crue disponibilit de main d uvre et de la main d uvre disponible pour la r colte et le battage Elle d pend galement du rendement soumis nombre de contraintes tout le long de la saison de culture et qui est contr l par un indice de productivit Calcul de la disponibilit de la main d uvre des groupes d agriculteurs et d agro p cheurs A chaque pas de temps les besoins en main d uvre sont recalcul s La r partition de la main d uvre de groupes d agriculteurs est effectu e selon le m me sch ma que celui des groupe
8. 9 Le cheminement suivi a consist dans le d veloppement d s le d but du projet d une maquette du mod le int gr puis dans l organisation de s ances de restitution et de discussion de Noray 2000 Cette d marche it rative a permis un d veloppement progressif de la maquette et surtout une prise de conscience par les acteurs de la n cessit d int gration des actions de d veloppement mener L op ration de mod lisation int gr e tient donc une place centrale dans le d veloppement du projet de recherche Elle joue un r le f d rateur et stimulateur des diff rentes disciplines depuis les sciences de la nature jusqu aux sciences humaines M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable V775 Le delta int rieur du Niger Dans l cosyst me du delta int rieur du fleuve Niger au Mali r gime hydrologique dynamique de l environnement naturel et activit s humaines p che agriculture levage sont troitement associ s Gallais 1984 Poncet et Orange 1999 Ce syst me est interm diaire entre des syst mes naturels bassin de l Amazone et des syst mes fluviaux fortement modifi s par l homme am nagements sur le S n gal La question de la durabilit des modes d exploitation par l homme d un tel milieu est cruciale un enjeu important du d veloppement du delta est d assurer la transition entre une situation d intensification de l exploitation et une s
9. J F Cochonneau G Dieulin Picart C 1994 HYDROM 3 1 gestion et traitement de donn es hydrom triques Doc Orstom Laboratoire d hydrologie Montpellier France 75 p Breman H Ridder N de 1991 Manuel sur les p turages des pays sah liens ACCT CABO DLO CTA Wageningen Pays Bas Paris Karthala 485 p Breuil C Quensi re J 1995 El ments d une politique de d veloppement durable des p ches et de la pisciculture au Mali Doc FAO ONU Rome Brunet Moret Y Chaperon P Lamagat J P Molinier M 1986 Cuvette lacustre et Niger moyen Paris Orstom coll Monographies hydrologiques 8 tome 2 506 p Coyne et Bellier 1997 Rapport de factibilit du sc nario de d veloppement de la boucle du Niger Paris Coyne et Bellier 3 volumes 1200 p M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable Yv 797 Gallais J 1984 Hommes du Sahel espaces temps et pouvoirs le delta int rieur du Niger 1960 1980 Paris Flammarion 289 p Hassane A Kuper M Orange D 2000 Influence des am nagements hydrauliques et hydro agricoles du Niger sup rieur sur l onde de la crue du delta int rieur du Niger au Mali Sud Sciences et Technologies 5 16 31 Hiernaux P Ciss M l Diarra L Coulibaly M 1983 Recherche d une solution aux probl mes de l levage dans le delta int rieur du Niger au Mali volume 1 les p turages de
10. La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable Le cas du delta int rieur du Niger Marcel Kuper Hydraulicien Christian Mullon Mod lisateur Yveline Poncet G ographe Elisabeth Benga Informaticienne Pierre Morand Halieute Didier Orange Hydrochimiste Gil Mah Hydrologue Robert Arfi Hydrobiologiste Fantagoma Bamba Hydrologue La mod lisation des cosyst mes exploit s demande un effort de recherche sp cifique compte tenu de la diversit des processus repr senter de la multiplicit des chelles et des niveaux d organisation Plus qu utiliser ou adapter les outils existants il est n cessaire conjointement en d velopper des sp cifiques et r fl chir une m thodologie de leur emploi Le questionnement principal reste savoir comment formaliser les syst mes physiques biologiques et anthropiques de mani re anticiper leur dynamique 774 V Gestion int gr e des zones inondables tropicales Ce questionnement scientifique passe par cinq tapes de r flexion structurant la d marche de recherche 1 d finition des sous syst mes en interaction 2 d finition des relations d chelle temps espace inter et intra e g Bl schl et Sivapalan 1995 3 choix des modalit s de construction pour chaque sous syst me 4 tests de stabilit num rique de la somme des constructions 5 et enfin calage validation robustesse Lors de chacune de ces cinq tapes il est pr
11. ajet dans l espace et dans le temps pour l levage et l utilisation de leur effectif M KUPER ef al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable Un mod le spatial et de comportements La notion d espace g ographique est utilis e comme une interface pour comprendre saisir et repr senter les processus de la production naturelle de ressources et les processus de leur exploitation Le delta comme r gion naturelle a t d fini g ographiquement par le p rim tre de l inondation fluviale et fonctionnellement comme un r seau orient et ouvert Les entit s retenues ont un sens g ographique pr cis puisqu elles sont r f renc es leur place exacte et que leurs positions relatives sont respect es ont un sens hydrologique ont un sens socio conomique puisqu elles correspondent aux secteurs de renouvellement naturel de pr l vement et de production par l homme des ressources naturelles de l aire inondable La g ographie de la r gion naturelle est donc un moyen de restituer la complexit de l cosyst me et de comprendre la signification de chaque l ment dans l ensemble La connectivit du syst me en fait les connexions hydrographiques les itin raires de migration les droits de p che en constitue une composante essentielle L une des cons quences de ce choix spatial est la pr sentation des r sultats sous la forme de cartes et de donn es localis es Par contre
12. au intervient dans tout le syst me ce qui fait de l eau la variable explicative principale La couche th matique d hydrologie est donc structur e un niveau sup rieur par rapport toutes les autres couches Les autres entit s spatiales sont les zones agricoles 68 zones les zones de p che 101 zones les zones d levage 74 zones dont 60 Pint rieur du delta Chacune est rattach e un objet 778 V Gestion int gr e des zones inondables tropicales hydrologique La diff rence en nombre d entit s spatiales pour les syst mes de production est li e la morphologie du milieu par exemple un lac permanent ne se pr te pas l agriculture Tombouctou l Figure 1 Les entit s hydrologiques chenaux connexions plaines et lacs Enfin d autres entit s repr sentent les groupes d exploitants elles sont rattach es leur zone d origine mais peuvent galement aller dans d autres zones d exploitation principe de mobilit Cette exploitation est d termin e dans le delta par des conventions traditionnelles Marie 1983 Gallais 1984 Baumann et al 1994 par exemple des liens de parent principe de connectivit 200 000 m nages participent souvent plusieurs activit s professionnelles p che agriculture levage Leurs d cisions concernent l engagement dans ces activit s professionnelles la dur e de l activit le choix des lieux parcelles sites de p che tr
13. ce ne sont pas les strat gies ni les modes de d cision des agents conomiques qui sont repr sent es dans le mod le Ce sont les comportements et en particulier les comportements spatiaux de groupes homog nes d individus tels qu ils ont t d crits dans diff rents travaux de recherche portant sur le delta Quensi re 1994 Le mod le ne repr sente pas une unit de production avec un objectif de revenus et des r gles de gestion dont elle d duit un comportement de production Le mod le repr sente un groupe d unit s de production r sidant dans un village avec un comportement donn en mati re de production et de migration L hypoth se est donc que le comportement spatial des agents est fortement structur et qu court terme la structuration induite est stable Elle peut donc tre quantifi e et servir de base des extrapolations C est une des raisons qui ont conduit retenir une extension temporelle de trois ans pour les simulations A plus long terme cette hypoth se n est plus tenable les changements des conditions impliquant forc ment des volutions dans les comportements Y 779 780 V Gestion int gr e des zones inondables tropicales M canismes Hydrologie un mod le de r servoir Les hauteurs d eau ont t estim es pour tous les objets hydrologiques tous les pas de temps partir des observations pendant la p riode 1993 1996 A chaque pas de temps la connaissance
14. cit de stockage de 2 17 milliards de m il soutient les tiages au dessus de 100 ms i Koulikoro Hassane et al 2000 Des barrages suppl mentaires sur le haut bassin du fleuve Niger sont en projet En tenant compte de l vaporation sur la retenue et en maintenant les pr l vements actuels des p rim tres irrigu s S lingu Baguin da Office du Niger qui s l vent 3 milliards de m Hassane et al 2000 nous avons fait l hypoth se que ces projets se traduiront par un stockage entre juillet et d cembre pendant la p riode de crue et donc un cr tage de la crue et un soutien de l tiage de janvier juin L impact de ces projets sur les hauteurs d eau a t d termin partir de relations tablies par r gression multiple Auvray 1960 Brunet Moret 1986 Hassane et al 2000 Marieu et al 1998 Soumaguel 1995 v 789 790 Y Gestion int gr e des zones inondables tropicales Le tableau 1 sp cifie les capacit s de stockage retenues pour la r alisation des simulations La valeur de l indice de l cr tage est de 0 1 pour une capacit de stockage de 5 milliards de m 0 3 pour une capacit de stockage de 10 milliards de m et 0 4 pour une capacit de stockage de 15 milliards de m ce qui correspond respectivement des variations de hauteur d eau de 0 35 0 5 m pour une capacit de stockage de 5 milliards de m de 2 65 1 25 m pour une capacit de stockage
15. dable troisi me courbe montre l cr tage de la crue ainsi qu un soutien en tiage attribuable la r gulation du barrage de S lingu Hassane et al 2000 Dans la situation avant S lingu la crue est plus pr coce avec un impact direct sur la reproduction des poissons et les captures Les revenus des p cheurs et des agro p cheurs sont alors l g rement d cal s dans le temps colonne de gauche premi re courbe et colonne de droite quatri me courbe L agriculture semble moins concern e que la p che cause d une diminution de la surface inond e la surface cultiv e est l g rement sup rieure dans la situation avant S lingu avec des r percussions sur les revenus colonne de droite cinqui me courbe Les r sultats d une simulation Midin avec un barrage de 10 milliards de m en plus de S lingu montre l cr tage de la crue ainsi qu un soutien en tiage attribuable la r gulation du barrage Cette cr tage r duit consid rablement la surface inond e des plaines et des chenaux comme le montre l exemple la rivi re de Koli Koli L agriculture est directement affect e avec une diminution de la surface cultiv e une diminution du nombre de familles travaillant dans l agriculture et une baisse de revenus En revanche une att nuation de la crue et le soutien de l tiage augmentent la disponibilit de poissons durant l ann e et on voit une hausse de revenus des p cheurs
16. de de crue entre ao t et f vrier inclus et l tiage entre mars et juillet inclus Nous faisons l hypoth se d une cote maximale de la retenue la fin de la p riode de crue le premier mars pour calculer l volution du plan d eau pendant l tiage Nous avons pris comme exemple l ann e 1993 94 qui repr sente une ann e hydrologique d ficitaire M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable Y 793 fig 4 Le niveau le plus bas est atteint en ao t mais cette date varie d une ann e l autre en fonction de l hydraulicit une reprise pr coce de la crue par exemple a pour cons quence d avancer la date du niveau minimal de la retenue is e gt o o D bits m s N N o n o o o 1 1500 1000 500 AD AE 7 EE ARR l Figure 3 Les coulements mensuels du fleuve Niger K Macina et Tossaye crue de 1994 95 Niveau Retenu Niveau Retenu Niveau Reisnu Niveau Retenu Niveau Retenu Niveau Retenu Nweau Ratanu 19 14 5 1 7 1 12 Figure 4 Simulation de l volution de la cote de retenue du barrage de Tossaye pendant l tiage de 1994 794 v Gestion int gr e des zones inondables tropicales L effet de la cote de retenue du barrage sur les hauteurs d eau dans le delta peut tre d termin en utilisant les courbes de remous de HydroConsult 1996 Pour une cote de 254 m en tiage il n y a pas d impact sur les hauteurs d eau du de
17. des hauteurs d eau permet de calculer les surfaces inond es des plaines et des lacs Repr sent sous forme de c ne le rayon r el est fonction de la hauteur d eau r elle et de la g om trie de l objet altitude du fond profondeur maximale et rayon de l objet respectivement le rayon minimal en tiage et le rayon maximal en crue R t Fin Fax e Foin avec R t rayon r el km au temps t Tax rayon inondation maximale km Tin rayon inondation minimale km gale souvent 0 h t hauteur d eau m au temps t P profondeur de l objet inondation maximale m le rayon r el gale donc le grand rayon cette hauteur d eau h t Equation 1 P La surface inond e l tape t est ensuite calcul e en fonction du rayon r el La surface inond e des segments est calcul e en fonction de la longueur du segment qui est fixe et de sa largeur qui varie entre largeur lit mineur et largeur lit majeur Donn es hydrologiques Pour les entit s hydrologiques on dispose de leurs caract ristiques hydrographiques rayon vide rayon plein hauteur maxima cote IGN et des hauteurs d eau observ es pendant 3 ann es de 1993 1995 En effet les simulations sont bas es sur la crue de 1993 94 qualifi e de mauvaise crue celle de 1994 95 bonne crue et celle de 1995 96 crue moyenne Les hauteurs d eau ont t calcul es partir des observations journali res par la Direction
18. du troupeau consiste d placer les troupeaux vers les zones d accueil en fonction de l avancement des saisons lorsque la qualit d accueil de la zone se d grade moins de p turage ou lorsqu il y a changement de saison Les troupeaux sont d plac s d une zone une autre lorsque la capacit de charge de b tail calcul e est inf rieure l effectif des troupeaux pr sents Pour chaque troupeau pr sent dans une zone on choisit comme zone destination la zone parmi les zones d accueil de la saison ayant la capacit de charge en b tail la plus grande L tape de d mographie consiste en une mise jour des effectifs de troupeaux dans les zones d levage et dans les troupeaux en fonction du taux de croissance et une mise jour du coefficient de l tat sanitaire des troupeaux Si la capacit d accueil est sup rieure au nombre de t tes pr sentes dans une zone l tat sanitaire des troupeaux diminue de 30 Dans le cas inverse l abondance du p turage assure une augmentation de l tat sanitaire de 40 A cette tape une proportion de b tail 1 est vendue lorsque l tat sanitaire se d grade coefficient lt 0 4 Donn es sur l levage Il y a 60 zones d levage l int rieur du delta Pour chaque zone d levage les proportions de type de v g tation sont connues Hiernaux et al 1983 Marie 1983 Il y a 14 troupeaux dont la taille a t tablie d apr s le recensement d
19. es r peut varier entre 0 et 2 et est fix par d faut 0 6 Un param tre Diffusion quantifie la vitesse de diffusion des populations de poissons il repr sente le nombre de fois que l on appliquera une transformation homog n isant les concentrations de poissons entre deux entit s hydrologiques adjacentes ce param tre est employ pour simuler des situations o des am nagements hydroagricoles micro coupures transforment la connectivit du syst me Syst mes de production Les syst mes de production sont repr sent s par un mod le de type march de l emploi en distinguant les activit s halieutiques et agricoles repr sent es par un mod le pulling et les activit s pastorales repr sent es par un mod le pushing Les activit s halieutiques et agricoles un mod le pulling Les populations du delta sont repr sent es par des groupes de p cheurs d agriculteurs d agro p cheurs Ces groupes se d placent vers des zones exploitables lorsque les ressources de ces zones sont suffisantes Ces d placements se font d une zone une autre en fonction de liens sociaux traditionnels et en fonction de l inondation dans la zone figure VII a hors texte Ce m canisme souligne l importance de la mobilit des groupes d exploitants dans le delta Profitant de la diversit morphologique et la variabilit temporelle les exploitants se d placent pour mieux exploiter des ressources naturelles sur des es
20. et 400 kg par sortie avec une valeur de 40 par d faut Une augmentation de la capturabilit peut signifier une modernisation dans les moyens de p che motorisations des pirogues filets plus solides Le prix de poisson est un param tre de contr le que l on peut faire varier entre 100 et 1 000 F CFA par kg la valeur de d faut tant fix e 500 F CFA par kg M canismes de la production agricole Les acteurs du module d agriculture sont les agriculteurs et les agro p cheurs la ressource est la superficie de terre agricole inond e et sa fertilit Les agro p cheurs sont la fois li s des zones de p che et des zones d agriculture Leur choix d activit d pend de l abondance des poissons et des opportunit s de culture dans leurs zones d intervention En raison de leur tradition de p che les agro p cheurs marquent une pr f rence pour l activit de p che Dans le mod le sont uniquement pris en compte les cultures de riz traditionnel riz submersion libre riz de d crue qui d pendent de la qualit de la crue Viguier 1937 Kuper et Ma ga 2000 Les agriculteurs se d placent d une zone agricole une autre en fonction de la disponibilit en semences de la surface inond e et des liens traditionnels avec les zones de production Calcul des besoins en main d uvre dans les zones agricoles Pour chaque zone agricole et chaque quinzaine les besoins en main d uvre sont calcul s en
21. fier les param tres 796 V Gestion int gr e des zones inondables tropicales d terminants L identification de ces param tres permet de r orienter la recherche th matique investigation des facteurs limitants de la production et offre la possibilit de cibler les actions de d veloppement enlever les contraintes de production Une prochaine tape consistera formaliser les relations d interd pendance entre les diff rents m canismes La formalisation et la mod lisation des interactions entre les diff rents m canismes constituent un champ de recherche int ressant dans l tude des syst mes complexes En termes de mod lisation cette orientation entra ne des risques de multiplication d erreurs et de robustesse des m canismes Remerciements Nous tenons remercier les participants de l cole d hiver qui s est tenue Bamako en f vrier 2000 pour leurs remarques critiques et constructives sur le mod le du delta int rieur du Niger Bibliographie Auvray C 1960 Monographie du Niger B la cuvette lacustre Paris Orstom 116 p Baumann E Fay C Kassibo B 1994 Syst mes de production et d activit trois tudes r gionales In Quensi re J d La p che dans le delta central du Niger Paris IER Orstom Karthala 255 265 Bl schi G Sivapalan M 1995 Scale issues in hydrological modeling a review J Hydrological Processes 9 3 4 157 166 Boyer
22. imordial de garder en t te que la faisabilit de l op ration n est pas r solue d avance C est seulement la r alisation de ces cinq tapes qui permettra d envisager s il est possible de repr senter formaliser mod liser un tel syst me et avec quelle validit En raison de sa complexit et des enjeux en cours la mod lisation de l cosyst me exploit du delta int rieur du Niger constitue un cas exemplaire pour l laboration des outils sp cifiques et l mergence de la m thodologie recherch e Cela s est concr tis dans la d finition des processus retenir des niveaux d organisation consid rer des sc narios de mod lisation mettre en uvre Cela est li la bonne connaissance ant rieure de ce syst me e g Brunet Moret et al 1986 Gallais 1984 Quensi re 1994 Olivry 1995 l chelle g ographique large retenue celle de tout le delta la perspective de gestion recherch e et aux premiers choix en mati re d architecture informatique bas e sur l imbrication de couches correspondant aux niveaux d organisation En nourrissant les discussions entre acteurs en quantifiant l impact des v nements et des interventions sur le fonctionnement du delta un mod le int gr devient un l ment d une approche int gr e dont le caract re est it ratif le mod le doit permettre de mieux expliciter et d tailler les questions pertinentes de gestion Kuper etal 199
23. ituation de gestion des ressources en tenant compte la fois de la dynamique long terme des syst mes physiques biologiques et anthropiques et des besoins et des usages des populations Le delta int rieur malien constitue la plus vaste zone humide d un pays soumis un climat sec Le delta regroupe un dixi me de la population du Mali 975 000 habitants recens s en 1998 sur une tendue de 30 000 km environ et produit un dixi me du produit int rieur brut rural Il est fr quent chaque ann e par un peu moins de 2 millions de t tes de bovins et autant d ovins et caprins selon le recensement du minist re du D veloppement rural et de l Eau en 1992 Les rizi res non am nag es submersion libre couvrent une superficie variant chaque ann e entre 50 000 et 130 000 ha avec un rendement moyen inf rieur une tonne par hectare selon le minist re du D veloppement rural et de l Eau en 1999 La production de p che d passe 100 000 tonnes les ann es de bonne crue Breuil et Quensi re 1995 Le programme de recherche Gihrex Gestion int gr e hydrologie ressources et syst mes d exploitation conduit par l IRD a eu pour objectif la compr hension de la dynamique naturelle du delta la connaissance de ses modes d exploitation et l analyse de leur durabilit En fait il s agissait de faire reconna tre le delta dans son ensemble comme une unit de gestion en essayant d anticiper ses volutions futures Kuper
24. la conception le mod le a trois fonctions principales simulation et animation graphique de l ensemble des processus mod lis s ou d un seul processus analyses de sensibilit de certains param tres influents comparaison de sc narios en accordant des valeurs diff rentes aux param tres de simulation Le mod le assure les sorties suivantes visualisations des donn es ou de la connectivit du syst me figure VIl a hors texte animation du d roulement d une simulation cartographies des r sultats d une simulation comparaisons des r sultats de deux simulations diff rentes figures VII b et VII a hors texte analyses de sensibilit figure VII b hors texte Enfin le mod le Midin est accessible via Internet Il s ex cute dans un environnement compatible Java2 pour deux types de version du logiciel l une peut tre ex cut e via Internet partir d un navigateur web l autre peut tre ex cut e de fa on autonome sur un micro ordinateur Un manuel d utilisation est consultable sur le web via le m me site 1 http www orleans ird fr midin htmf M KUPER ef al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable Y 777 Echelles entit s principes de mod lisation Echelles et entit s Il a t d cid de choisir une extension et une chelle spatiale communes tous les processus puis de repr senter dans cet espace la dynamique du syst me en consid rant l volu
25. la zone d tude Cip a Odem Bamako Mali 132 p HydroConsult 1996 Etude de factibilit et d impact du barrage de Tossaye Doc GIE Orstom EDF Paris deux volumes Jaccon G 1986 Manuel d hydrom trie tome 5 trac de la courbe de tarage et calcul des d bits Doc Orstom Paris 80 p Kuper M Orange D Mullon C Poncet Y Morand P 1999 Mod lisation int gr e d un cosyst me inond et gestion des eaux le cas du delta Int rieur du Niger au Mali In Ressources en eau de l Afrique occidentale et centrale actes du colloque Friend AOC Yaound 30 nov 2 d c 1999 Unesco PHi 00 00 Kuper M Ma ga H 2000 Commercialisation du riz traditionnel dans le delta int rieur du Niger au Mali Etudes et rapports Gihrex ER52 IRD Bamako Mali 39 p La R 1994 Modifications des apports en eau et impact sur les captures de poisson In Quensi re J d La p che dans le delta central du Niger Paris IER Orstom Karthala 255 265 Laurec A Le Guen J C 1981 Dynamique des populations marines exploit es Rapp scientifiques et techniques Centre oc anologique de Bretagne Brest France n 45 Marie J 1983 Recherche d une solution aux probl mes de l levage dans le delta int rieur du Niger au Mali rapport de synth se Doc Cip a Addis Abeba Ethiopie vol 5 Marieu B Bamba F Bricquet J P Ciss N Gr ard M Hen
26. lta Une cote de 258 75 n a gu re d impact non plus la courbe de remous rejoint le r gime naturel l amont de Koryoum En revanche une cote de 259 75 m de la retenue aura un impact jusqu Dir 400 km l amont du barrage et donc sur la partie septentrionale du delta le complexe T l Faguibine inclus Une cote au dessus de 260 m influence les hauteurs d eau d une fa on significative l amont de la ville de Dir R sultats Sur la base de l analyse ci dessus nous avons int gr l option d un am nagement aval dans le module hydrologique avec l option pour l utilisateur de faire varier la cote de la retenue du barrage l amont du delta et de faire une comparaison avec la situation actuelle Les r sultats d une simulation avec une cote de retenue de 260 m en comparaison avec la situation actuelle sont pr sent s pour la plaine de Goyroum situ dans le prolongement du Bara Issa en face de Dir sur la figure VIII a hors texte L impact de am nagement sur les hauteurs d eau colonne gauche premi re courbe et par cons quent sur la surface inond e colonne gauche deuxi me courbe en tiage est important La dur e des inondations est prolong e modifiant cosyst me de la partie aval du delta En ann e humide 1994 95 il y a un impact n gatif sur l agriculture colonne droite deuxi me et quatri me courbe car il y a simplement trop d eau En revanche en
27. nationale de l hydraulique DNH pour les 18 stations limnim triques Ces donn es ont t critiqu es et analys es dans la base de donn es Hydrom Boyer et al 1994 et interpol es sur M KUPER ef al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable l ensemble des objets hydrologiques L interpolation est bas e sur des corr lations stochastiques Auvray 1960 Brunet Moret et al 1986 Marieu et al 1998 Donn es pour int grer des hypoth ses d am nagement Midin a t con u pour permettre de simuler l impact d am nagements hydrauliques ou hydroagricoles sur les coulements et les syst mes de production du delta Deux projets d am nagement diff rents ont t pris en compte la construction ventuelle d un am nagement l amont du delta les barrages en projet de Fomi en Guin e et de Talo au Mali la construction ventuelle d un am nagement hydroagricole l aval du delta le projet du barrage de Tossaye Ces am nagements sont pr vus par les gouvernements concern s la Guin e le Mali et ont des impacts consid rables sur les coulements dans le delta Am nagement en amont Un barrage l amont du delta tel que le barrage de S lingu constitue en quelque sorte un ch teau d eau Pendant la crue il y a stockage et donc un cr tage de la crue pendant l tiage il y a des l chers d eau pour g n rer de l lectricit et parvenir aux besoins
28. on du degr de s dentarisation de ces groupes Pour chaque zone de p che l activit de p che aboutit des captures Les captures sont fonction de la capturabilit q selon la formule suivante Laurec et Le Guen 1981 Y q E Equation 6 avec Ai abondance E effort de p che Q capturabilit Y t captures L effort de p che est exprim en nombre de sorties de p che Les captures sont ensuite multipli es par le prix de poisson pour obtenir les revenus des p cheurs La capacit maximale d accueil des p cheurs pour chacune des zones de p che et pour chaque saison hydrologique de m me que les effectifs et droits d acc s de chacun des groupes de p cheurs ou d agro p cheurs sont tablis 4 en L ann e hydrologique est d coup e en six p riodes basses eaux saison s che basses eaux saison des pluies mont e des eaux hautes eaux d crue d crue fin de saison M KUPER ef al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable d apr s les r sultats d enqu te du programme de recherche P che dans le delta central du Niger Quensi re 1994 Le coefficient de capturabilit repr sente la proportion de la biomasse pr sente qui va tre captur e par chaque unit d effort Ce coefficient peut varier en fonction des milieux et des saisons il est plus fort en tiage quand les poissons sont plus accessibles pour les p cheurs Ce coefficient peut varier entre 40
29. ors d termin l volution du plan d eau de la retenue en fonction de l vaporation et de la pluie des entr es et des l chers L vaporation et la pr cipitation ont t obtenues de Coyne et Bellier 1997 et HydroConsult 1996 Les coulements naturels Tossaye constituant les entr es sont pr sent s dans le tableau 2 Le d bit qui doit tre restitu l aval est de 75 m s Ce d bit permet d viter le tarissement total du fleuve l aval de Tossaye Coyne et Bellier 1997 Tableau 2 Ecoulements mensuels en m s du fleuve Niger Tossaye pares EE ET CS 1924 1996 1 349 900 447 162 66 111 685 122 492 1970 1995 591 1238 78 8 132 8 22 1 081178 2 403 273 102 60 40 40 696 102 322 1510 723 236 123 97 311 930 278 697 Source HydroConsult 1996 Coyne et Bellier 1997 Les calculs d HydroConsult 1996 montrent que l impact du barrage n est gu re perceptible en p riode de crue quand les hauteurs d eau sont importantes et les courbes de remous co ncident presque avec la pente naturelle de l eau L impact est en revanche consid rable si une cote lev e est maintenue pendant l tiage ce qui est d ailleurs d conseill dans le rapport de factibilit du barrage Coyne et Bellier 1997 La p riode de crue Tossaye est d cal e par rapport l entr e du delta et elle est plus longue fig 3 Nous fixons donc la p rio
30. paces d formables du delta Un groupe d exploitants peut avoir de liens avec de nombreuses zones exploitables Par exemple les p cheurs de la partie sud du delta Diaka Mopti quittent en tiage leurs zones d habitat et se Gestion int gr e des zones inondables tropicales d placent vers le complexe lacustre D bo Walado Cette mobilit s applique galement aux agriculteurs Les agriculteurs des zones c r ali res d ficitaires r gion de Tombouctou par exemple se d placent pendant la saison de culture vers les grandes plaines en amont du complexe lacustre D bo Walado pour y cultiver du riz Kuper et Ma ga 2000 M canismes de la production halieutique Dans le module p che les acteurs sont des groupes de p cheurs ou d agro p cheurs et la ressource est le poisson Les besoins en main d uvre dans les zones de p che d pendent de la saison de p che en cours et de la capacit de p che de la zone qui correspond en fait au nombre maximal de p cheurs pouvant tre support dans la zone consid r e La r partition des p cheurs dans les zones de p che s ajuste donc aux besoins ou aux surplus de main d uvre En cas de besoin il s agit de faire venir de la main d uvre en cas de surplus la main d uvre qui n est pas dans sa zone de p che repart En cas de renvoi de groupes de p cheurs le choix se porte sur les groupes les plus proches de la zone de p che et en foncti
31. ry des Tureaux T Mah G Mahieux A Olivry J C Orange D Picouet C Sidib M Tour M 1998 Actualisation des donn es hydrom triques du fleuve Niger au Mali pour Equanis Etudes et rapports Gihrex ER32 IRD Bamako Mali 81 p Morand P Bousquet F 1994 Mod lisation de la ressource Relations entre l effort de p che la dynamique du peuplement ichtyologique et le niveau des captures dans un syst me fleuve plaine In Quensi re J d 267 281 Noray M L de 2000 Rapport d expertise pour Gihrex IRD session d change et de formation autour de la maquette MIDIN Etudes et rapports Gihrex ER57 IRD Bamako Mali 36 p Olivry J C 1995 Fonctionnement hydrologique de la cuvette lacustre du Niger et essai de mod lisation de l inondation du Delta int rieur In Olivry J C Boul gue J d Grands bassins fluviaux p riatlantiques Congo Niger Amazone Paris IRD coll Colloques et s minaires 267 280 Poncet Y Kuper M Mullon C Morand P Orange D 2001 Repr senter l espace pour Structurer le temps la mod lisation int gr e du delta int rieur du Niger Gestion int gr e des zones inondables tropicales au Mali in Lardon S Maurel P Piveteau V d Repr sentations spatiales et d veloppement territorial Paris Hermes chapitre 7 143 162 et planches IV V Poncet Y Orange D 1999 L eau moteur de resso
32. s les objets qui ne sont pas influenc s les objets qui subissent un impact la cote 254 m ceux qui sont touch s quand la cote de la retenue s l ve 258 75 m 259 75 et au dessus de 260 m Hydrobiologie Ressources halieutiques Ce module repr sente la dynamique de g n ration et de diffusion des poissons dans le temps et dans l espace La reproduction du poisson a lieu dans les plaines inondables lorsque le poisson s y trouve son abondance suit une volution logistique dans laquelle la capacit de charge d pend de la surface inond e Morand et Bousquet 1994 AW A t 1 4 6 r4 O KO Equation 4 avec A abondance Ki capacit de charge r taux de croissance naturel La diffusion de poissons s effectue dans toutes les entit s segments plaines lacs et suit une quation de m lange d pendant de la connectivit du syst me entre deux entit s etj 4 05 0 408 0 AG D 40 8 S S Equation 5 M KUPER et al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable Y 783 avec Ai abondance Bi connectivite B B Si surface Dans les segments l abondance du poisson ne cro t pas mais ne peut que diminuer du fait du pr l vement exerc par la p che Cependant un param tre Fertilit repr sente le taux de croissance naturel de la population de poissons c est le param tre r de l quation 4 il permet de simuler l introduction des esp ces plus ou moins prolifiqu
33. s de p cheurs Les groupes d agriculteurs se d placent selon les besoins de main d uvre des zones et selon leur disponibilit Cette disponibilit d pend des autres opportunit s p che agriculture dans une autre zone et de l indice de s dentarisation qui par d faut gale 0 i e pas de contrainte pour la mobilit des producteurs mais qui peut varier entre 0 et 100 Pendant la saison des r coltes on calcule la quantit de riz r colt e par zone par personne et par groupes d agriculteurs ce qui permet de calculer les revenus agricoles du groupe La superficie cultivable de chaque zone agricole a t calcul e d apr s les donn es de 1999 du minist re du D veloppement rural et de l Eau L effectif et les zones agricoles dans lesquelles il est usuel ou possible que chaque groupe de producteurs aille travailler sont tablis d apr s Quensi re 1994 La fertilit est indiqu e par l indice de productivit qui varie entre 200 et 2 000 kg ha La valeur par d faut est 900 kg ha L indice de la disponibilit en semences peut varier entre 0 et 100 et est par d faut fix 100 Le prix du riz paddy peut varier entre 50 et 200 F CFA le kg la valeur par d faut tant de 100 F CFA le kg Les activit s pastorales un mod le pushing Les troupeaux de bovins se d placent suivant des pistes burti et sont re us dans des zones de p turage selon des droits fonciers traditionnels
34. tinuent p cher m me si leur rendement diminue i Conclusion La notion d espace g ographique dans la mod lisation int gr e du delta int rieur du Niger a t utilis e comme une interface pour comprendre saisir et repr senter la dynamique des processus de la production naturelle des ressources et les processus de leur exploitation La g ographie de la r gion naturelle est un bon moyen de restituer la complexit de l cosyst me de comprendre la signification de chaque l ment dans l ensemble et de dialoguer avec les diff rents acteurs La plausibilit du mod le en termes de repr sentation spatio temporelle des processus physiques et de comportement des acteurs du delta a t test e par des repr sentants des services techniques des minist res des universit s et des ONG pendant une cole d hiver de Noray 2000 et de fa on plus informelle tout le long du d veloppement du mod le Les critiques mises par ces diff rentes personnes ont concern l interface du mod le la sensibilit des param tres et le degr de complexit des m canismes du mod le mais jamais la validit de la repr sentation spatiale choix des objets et de leurs attributs le choix des processus des m canismes et du pas de temps quinzaine Les analyses de sensibilit permettent d isoler l impact des diff rents param tres de contr le sur les productions de p che d levage et d agriculture et d identi
35. tion d entit s repr sentatives L extension spatiale du mod le est celle du delta inondable tout entier de K Macina Tombouctou Les entit s correspondent aux unit s hydrologiques plaines lacs ou chenaux aux groupes de p cheurs d agriculteurs et d agro p cheurs aux troupeaux aux zones de p che d agriculture et d levage L chelle temporelle qui a t retenue est la quinzaine de jours Les simulations portent sur une dur e de trois ans Les entit s hydrologiques sont d finies partir de leur fonctionnalit hydrologique et de leurs caract ristiques g ographiques et g om triques On distingue Poncet et al 2000 les chenaux par lesquels transitent les flux d eau sch matis s par des segments de droite les connexions points de contact sur lesquels se divisent ou se rejoignent les flux d eau les plaines inondables et les lacs aires de stockage permanent ou temporaire de l eau sch matis s par des cercles L hydrosyst me est donc repr sent par des traits chenaux rivi res fleuve des c nes lacs plaines et des n uds d fluences confluences La repr sentation des objets hydro g ographiques du delta fait intervenir 109 objets r partis comme suit 7 lacs 12 plaines et 90 segments fig 1 Ces objets constituent la matrice de l organisation des donn es et de l application des m canismes qui nourrissent le mod le En effet la disponibilit en e
36. types Hiernaux et al 1983 Breman et de Ridder 1991 les v tiveraies les oryzaies et les bourgouti res Echinochloa stagnina Vossia cuspidata La disponibilit de ces p tures d pend du maximum de la crue de l ann e fig 2 Zone de p turage Eau libre Bourgou Eau libre I Figure 2 Seuils de p tures dans un milieu hydrologique en fonction de la hauteur d eau Exond LL Seuil v tiver TT LT V tiver Y 787 788 V Gestion int gr e des zones inondables tropicales La production des diff rents types de p tures d pend du franchissement de la hauteur d eau maximale des seuils de v g tation Les valeurs des diff rents seuils sont les suivantes 3 m pour le bourgou 1 5 m pour le riz et 0 6 m pour le v tiver Wuillot 1994 Si par exemple la hauteur d eau maximale d passe le seuil oryzae la production de bourgou et d oryzae est assur e tandis que la surface de v tiver se transforme en v g tation de type exond Les interventions de l homme dans la v g tation naturelle repiquage de bourgou remplacement des bourgouti res par rizi res sont repr sent es par un indice bourgouti res La capacit d accueil est diff rente suivant le type de v g tation Breman et de Ridder 1991 Les esp ces v g tales des bourgouti res par exemple ont une capacit d accueil presque cinq fois sup rieures la v g tation de l espace exond La r partition
37. u minist re du D veloppement rural et de l Eau en 1992 L indice bourgouti re fait varier la surface relative du bourgou par rapport aux autres types de v g tation sa valeur varie entre 0 2 et 0 4 valeur par M KUPER ef al La mod lisation int gr e d un cosyst me inondable d faut de 0 2 L indice tat sanitaire est par d faut gale 1 une proportion du troupeau est vendue lorsque l tat sanitaire se d grade lt 0 4 Enfin l indice tendance la vente repr sente la proportion du troupeau vendue lorsque l tat sanitaire se d grade Param tres de comportement Le param tre comportement migratoire permet de simuler des restrictions aux migrations des diff rents groupes il repr sente la distance maximale qui peut exister entre l endroit de rattachement d un groupe et les zones o il peut aller travailler Le param tre comportement capitalistique sert distinguer une situation dans laquelle la relation entre propension travailler des groupes et le capital qu ils ont accumul est n gative conomie de subsistance et une situation o elle serait positive conomie d investissement Exp riences de simulation Impact d un barrage l amont du delta D veloppement des sc narios et hypoth ses Le barrage de S lingu mis en service en 1981 sur le Sankarani au Mali est actuellement le seul ouvrage capable de participer la r gulation des eaux Avec une capa
38. urces partag es l exemple du delta int rieur du Niger au Mali Am nagement et Nature 132 97 108 Quensi re J d 1994 La p che dans le delta central du Niger Paris IER Orstom Karthala 2 volumes 495 p Soumaguel A 1995 Influence du barrage de S lingu sur le r gime hydrologique du Niger M moire de fin d tudes Centre Agrhymet Niamey Niger Viguier P 1937 Riziculture indig ne au Soudan fran ais AOF Paris 3 tomes Wuillot J 1994 Les phytoc noses aquatiques In Quensi re J d La p che dans le delta central du Niger Paris IER Orstom Karthala 85 95
Download Pdf Manuals
Related Search