LES COMPOSANTES DU CYCLE DE L’EAU

Les mouvements de perte et de renouvellement des eaux consistent en un enchainement fermé de processus d’échange englobé dans ce qu’on appelle : cycle hydrologique ou cycle de l’eau. Ce dernier est sujet à des mécanismes complexes et variés parmi lesquels nous citerons les précipitations, l’évaporation, la transpiration des végétaux, l’interception, le ruissellement, l’infiltration, la percolation, l’emmagasinement et les écoulements souterrains. D’une manière simplifiée, le sol recueille les pluies. Une partie de l’eau ruisselle plus ou moins rapidement selon la pente et la perméabilité des terrains. Le proche sous-sol s’humecte et retient une partie de l’eau qu’il redistribue vers l’atmosphère par évaporation et « transpiration » des plantes et vers le sous-sol profond.

La précipitation : étude de la pluviométrie

Le débit d’un cours d’eau est en grande partie conditionné par la quantité de pluie tombée sur son bassin versant. Il nous est donc indispensable d’étudier la pluviométrie du site pour pouvoir déterminer le régime hydrologique des eaux de surface. La précipitation du bassin versant de Manombo a été mesurée à partir de la station météorologique de Manombo. Nous disposons de 41 mesures de l’année 1949 à l’année 1989 présentées en annexe 2 .L’ajustement statistique de ces données par la loi normale de GAUSS nous donnera les valeurs moyenne de la pluviométrie en année sèche pour diverses fréquences. Une année quinquennale ou décennale sèche est l’année durant laquelle se produit une précipitation minimale ayant une fréquence d’occurrence d’une fois, respectivement tous les cinq ans ou dix ans. La loi normale de GAUSS est fréquemment la plus utilisée pour le calcul de la pluie en année sèche. Cette loi est applicable si pour un seuil de signification considéré (généralement égal à P5s mens : pluie quinquennale sèche du mois considéré P(%) : pourcentage de la pluie moyenne interannuelle du mois considéré par rapport à la moyenne annuelle interannuelle On procède de la même manière pour P10s et P25s .

L’évapotranspiration

L’évapotranspiration est un phénomène non négligeable dans le cycle de l’eau. En effet, la quantité d’eau consommée par évapotranspiration constitue une part assez importante des out-put, surtout dans les régions sèches comme dans notre cas. L’étude de cette composante nous est indispensable pour connaitre le potentiel hydrique de la région. Remarque : Dans le contexte de cette étude, notre intérêt porte plus sur la maitrise de l’eau en termes d’adéquation aux besoins. Notre attention devrait donc s’attarder sur la situation en eau durant les périodes sèches car c’est là que la gestion de l’eau est la plus délicate. Dans notre cas, l’étape de l’étude de crue ne s’avère donc pas nécessaire, de plus qu’il n’y a pas d’ouvrage à protéger. C’est pour cette raison que nous en sommes restés à la pluviométrie en années sèches.Il n’y a pas d’expression exacte de l’ETP mais le calcul se fait à partir de formules empiriques. Il existe plusieurs méthodes d’estimation de l’évapotranspiration, mais le paramètre fondamental qui intervient dans le calcul est la radiation solaire car c’est le facteur principal régissant le phénomène.

Mesurer le ruissellement est en général une tache complexe. En effet, il dépend d’un assez grand nombre de facteur, notamment la topographie, l’occupation du sol, l’état initial du sol et le climat. Toutefois certains auteurs ont tenté d’établir une expression plus ou moins empirique du ruissellement. Appliquées à des moyennes calculées sur une longue durée, ces formules, bien que négligeant des facteurs de première importance cités précédemment, se révèlent plus précises qu’on pourrait le penser a priori. Selon le classement de la région hydrologique, R peut prendre 4 valeurs R1, R2, R3 ou R4 présentées en annexe 3 Ces coefficients ne sont autres que le pourcentage d’écoulement du mois considéré par rapport à la totalité des écoulements durant toute l’année. Par application de ce taux de répartition au module annuel, on peut passer au module mensuel. R4 est la série adaptée à notre région hydrologique située dans la bordure occidentale des hautes terres.

La méthode de Thorntwaite nous permet de passer à une première analyse mois par mois du bilan hydrologique. Basé sur la compréhension de l’enchainement du cycle de l’eau, le bilan consiste à établir une balance équilibrée entre les IN-PUT et les OUT-PUT de ce cycle. La pluie étant considérée comme ENTRANT, arrivée au niveau de la surface du sol, il se répartit entre l’évapotranspiration, le ruissellement et l’infiltration. Ces derniers constituent la SORTIE. Le bilan s’exprime alors comme suit : – Si pour le mois étudié les précipitations excèdent la valeur de l’évapotranspiration potentielle, l’évapotranspiration réelle est égale à celle-ci et le solde d’eau disponible est réparti (suivant des règles un peu arbitraires) entre la reconstitution des réserves souterraines, dans le cas où ces dernières n’ont pas déjà atteint leur maximum pour les ramener à 100mm (dans notre cas) et le ruissellement et éventuellement l’infiltration – Si, au contraire, les précipitations du mois sont inférieures à l’évapotranspiration potentielle, l’évaporation réelle sera égale au total des précipitations, éventuellement augmenté d’un prélèvement sur les réserves souterraines si celles-ci ne sont pas déjà épuisées. Cette quantité amputée au stock souterrain est déterminée à partir d’un abaque utilisé uniquement par Thorntwaite en fonction du déficit cumulé. Pour ce deuxième cas, le surplus est nul.