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Evaluation of the physical characteristics of the Murundu Watershed (Kabare/South Kivu Territory) and their use in water management

Auteur : Munguakonkwa Benga Diben
Dirigé par : MSc Chuma Basimine Géant
Faculté : Faculté des Sciences Agronomiques et Environnement
Département : Environnement et Gestion des Ressources Naturelles
Travail pratique du cours de Gestion de Bassin versant
Année académique : 2020-2021
URI/URL : Disponible sur https://jeunetudie.blogspot.com/

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Abstract

The present work presents the potential of Geographic Information Systems (GIS) and remote sensing for the assessment of the hydrological regime of a catchment depending on its geological, morphometric, climatic and land use characteristics, This study was carried out in the Murhundu River catchment area, which lies between latitudes 2.349°S-2.337°S and longitudes 28.781°E-28.713°E in the territory of Kabare/South Kivu and covers an area of 101 Km², i.e. ~2.35 times the surface area of the town of Bukavu. The extraction of the catchment area of this river and its geomorphological and hydrometric characteristics were made from the Aster Global DEM drawn on USGS/Earth Explorer with a resolution of 30 m. The development of GIS and the quality of the DTMs led to the extraction of the hydrographic network and the sub-catchment areas that structure the space in hydrology, which led us to calculate the physical characteristics of the catchment area (shape, relief, and hydrographic network...). This work allowed the identification of risk areas and the establishment of thematic maps relating to the basin (slope map, flow direction map, drainage map).

Keywords : GIS, DEM, physical characteristics, catchment area, hydrographic network, Murhundu

1. Introduction

Le bassin versant est une portion de territoire dont les eaux de ruissellement et d’infiltration alimentent un exutoire commun, soit un cours d’eau ou un lac. Le bassin versant est défini par le relief et délimité par les lignes de partage des eaux, tel qu’illustré en annexe 1. Tout projet de gestion intégrée de l’eau doit tenir compte de tout ce qui se passe dans le bassin versant et qui peut avoir un impact sur la ressource « eau », incluant autant les activités naturelles que les activités humaines. La caractérisation du bassin versant doit donc porter sur des éléments liés aux aspects physiques, biologiques et anthropiques (qui résultent de l’intervention humaine) qu’on y retrouve.

Ce travail concerne la rivière de Murhundu qui constitue une source principale, en eau potable, dans la province du Sud-Kivu. Elle alimente particulièrement la ville de Bukavu depuis plus de ~7 décennies. Cette rivière fait face à de nombreux problèmes dont principalement le taux élevé de matières en suspension, la faible clarté, la contamination par les produits de traitement d’eau et les produits utilisés en Agriculture comme c’est le cas pour les pesticides (Husain et al., 2005; Nivelle et al., 2016; WHO et al., 2017).

Le but de ce travail est de dresser un portrait global du bassin versant de la rivière Murhundu, qui tient compte de l’ensemble des activités pouvant affecter la qualité de l’eau. Les impacts de certaines de ces activités peuvent sembler négligeables si on les regarde isolément, mais lorsqu’on les considère globalement, on peut réaliser leur importance. La caractérisation permet donc de définir et de comprendre les relations entre les éléments et les caractères distinctifs d’un bassin versant afin d’élaborer un plan d’action efficace pour l’amélioration de la qualité de l’eau et de la biodiversité.

2. Présentation de la zone d'étude

Le bassin versant de Murhundu est situé dans le territoire de Kabare. Localisé entre les latitudes 2,349°S-2,337°S et Longitudes 28,781°E-28,713°E et couvre une aire de 101 Km² soit environ 2,35 fois la superficie de la ville de Bukavu. (Figure.01). Selon la situation géographique, le bassin versant est caractérisé par un climat tropical humide qui est tempéré par l'altitude. La température moyenne annuelle est de l’ordre de 15 à 20 °C avec une amplitude journalière de ~ 6 à 11 °C et une amplitude annuelle qui ne dépasse pas plus de ~ 2 °C (Chuma et al., 2021). Les précipitations annuelles moyennes allant de ~1300 et ~ 1900 mm et augmentent avec l'altitude alors que la température diminue. Cette zone connaît deux saisons dont la saison de pluies et la saison sèche. Ce bassin est caractérisé par une grande diversité des sols, avec cinq unités pédologiques suivant la classification de World Reference Base (WRB). Parmi ces cinq unités pédologiques on a les ferralsols qui dominent, suivis des nitisols et des cambisols. Ces sols sont généralement acides à très acides avec une faible capacité d'échange cationique (CEC), une faible teneur en matière organique (MO) et une quantité limitée de phosphore (Chuma et al., 2021).

Figure 1:Situation Géographique et le MNT de la zone d'étude. Source : Auteur du travail

3. Méthodologie et materiels utilisés (Figure 2)

Pour réaliser ce travail nous avons utilisé un model numérique de terrain avec une résolution de 30 m (Aster Global DEM, USGS/Earth Explorer). Le MNT a été la première donnée nécessaire pour la cartographie des bassins versants avec la méthode qui sera décrite dans ce travail. Il est devenu l’une des couches d’information les plus utilisées dans un SIG pour les sciences de la terre. Les raisons sont les mêmes qu’au paravent, car l’altitude apparaît comme paramètre explicatif pour de très nombreux phénomènes naturels (ruissellements, érosion hydrique, inondations, glissement de terrains, etc..). L’intérêt d’un MNT est de limiter le bassin versant d’étude et l’extraction automatique des caractéristiques physiques de la zone d’étude (caractéristiques morphologiques, paramètres de relief, paramètres morphométriques) (Charleaux, 2001). Le logiciel arcGIS 10.4.1 et google earth ont été utilisés pour la réalisation de la cartographie.

Figure 2 : Schéma de la méthodologie adoptée. Source : Auteur du travail

Ainsi nous avons utilisé des données vectrices (fichier de forme) du dossier MONUC et RGC fournies par le département de l’Environnement et Gestion des Ressources Naturelles de l’Université Evangélique en Afrique.

4. Résultats

Pour caractériser le bassin versant de Murhundu, nous avons calculé les différents paramètres et des indices morphométriques et leur influence sur l’écoulement des eaux superficiels.

4.1. Caractéristiques physiques

Les caractéristiques physiques d’un bassin versant influencent le régime d’écoulement en période d’augmentation ou de diminution de son début (Talatizi, 2014). Ils regroupent : les paramètres géométrique (la superficie, périmètre, la forme, le rectangle équivalent), les paramètres de relief (la courbe hypsométrique, les altitudes max, min, moyenne et médiane, la pente et l’indice de pente) et les caractéristiques du réseau hydrographique (la topologie : structure du réseau et ordre des cours d'eau, La longueur et les pentes caractéristiques du réseau, densité de drainage…).

4.2. Paramètres géométriques

L’étude des paramètres géométriques du relief, appelée aussi orométrie, vise à donner une expression quantitative du relief. La morphométrie s’intéresse à l’étude de plusieurs indices (superficie, périmètre, forme, etc.) plus ou moins pertinents (André & Christophe, 2003).

4.2.1. Superficie Périmètre

La surface (S) du bassin versant de la rivière Murhundu, calculée à l’aide de logiciel arcGIS 10.4.1, est de ~101 km². Le périmètre (P) est environ 57,6 Km. Ces deux indices vont nous aider à calculer d’autres paramètres.

4.2.2. Forme : Coefficient de compacité de Gravelius K_G

L’indice de compacité ou de Gravelius (Kc ou Kg) (1914) (Gravelius, 1914), caractérise la forme du bassin versant. Il est calculé par le rapport du périmètre du bassin à celui d’un cercle de même surface : Kc = Kg = 0,28 P/A^1/2avec Kg : Indice de Gravelius, P : Périmètre du bassin versant en Km, A : Superficie du bassin versant en Km² Si : ce coefficient est proche de 1, le bassin versant est parfaitement circulaire est donc mieux drainé. S’il est supérieur à 1, le bassin versant à une forme allongée est donc mal drainé. Dans le bassin versant de la rivière Murhundu Kg est de ~1,604 donc il présente une forme allongée, et par conséquent il est mal drainé.

4.2.3. Rectangle équivalent

La notion de rectangle équivalent consiste à comparer l'influence des caractéristiques géométriques des bassins versants sur l'écoulement. Le bassin versant rectangulaire résulte d’une transformation géométrique du bassin réel dans laquelle on conserve la même superficie, le même périmètre (ou le même indice de Gravelis) donc la même répartition hypsométrique (André & Christophe, 2003). Soit L, l, P et A représenté respectivement la longueur du rectangle, la largeur du rectangle, le périmètre du bassin versant et l'aire du bassin versant. Les deux premiers paramètres se calculent selon les formules suivantes :

(en Km)

Ainsi : L est de ~24,46 Km et l de ~4,13 Km. Ces valeurs traduisent que la longueur est très grande. Elle est presque six fois que la largeur.

4.3. Paramètres de relief

L’effet du relief sur l’écoulement est net, parce que de nombreux paramètres hydrométéorologiques varient avec l'altitude (précipitations, températures, etc.) et la morphologie du bassin. De plus, la pente influe sur la vitesse d'écoulement. Le relief d’un bassin versant se caractérise par une carte et une courbe hypsométrique.

4.3.1. Courbe hypsométrique

La courbe hypsométrique donne une idée sur la pente du bassin versant. Elle est basée sur le modèle numérique du terrain (MNT) utilisé (Figure.01). Les altitudes hautes qui dépassent 2000 m occupent l’Ouest (précisément dans le PNKB) ainsi qu’une partie du Nord-Ouest et Sud-Ouest du bassin, les altitudes faibles soit moins de 1500 m (étendues plans) occupent majoritairement la partie Est ainsi qu’une partie du Nord-Est et Sud-Est.

On a appliqué une méthode statistique qui permet de traduire la répartition des altitudes à l’intérieur de la zone d’étude. Cette méthode consiste à calculer les pourcentages des surfaces en fonction des altitudes, puis le calcul des pourcentages au-dessus de cumulée (Tableau 1 et 2).

Tableau 1 : Le tableau de la répartition de la surface totale par tranche d’altitude.

Tranche d'Alt	Superficies (Km²)	% de Superficies
1458 - 1614	11,59	11,47
1614 - 1695	19,06	18,87
1695 - 1778	16,58	16,41
1778 - 1884	11,86	11,74
1884 - 1996	9,92	9,82
1996 - 2112	8,80	8,71
2112 - 2223	8,59	8,51
2223 - 2317	8,97	8,88
2317 - 2514	5,63	5,57
Total	100,99	100,00

Tableau 2 : Le tableau montre la superficie cumulée supérieure à une altitude en %.

Altitude (m)	Superficie Cumulée supérieure à l’altitude en Km²	% de Superficie Cumulée
1458	100,99	100,00
1614	89,41	88,53
1695	70,34	69,65
1778	53,77	53,24
1884	41,91	41,50
1996	31,99	31,67
2112	23,19	22,96
2223	14,60	14,45
2317	5,63	5,57
2514	0	0

La courbe hypsométrique est une représentation graphique des altitudes en fonction des pourcentages des superficies cumulées (Figure 3).

Figure 3: Courbe hypsométrique du bassin versant de Murhundu

La courbe hypsométrique fournit une vue synthétique de la pente du bassin, représente la répartition de la surface du bassin versant en fonction de son altitude. Elle permet également de juger de l’âge et degré d’érosion des bassins versants (Amil, 1992). Dans le cas du bassin versant de Murhundu, la courbe hypsométrique obtenue relève que le bassin est majoritairement caractérisé par une pente qui va de nulle à faible. Visiblement la pente est faible au milieu ce qui donne l’idée à une pénéplanation (surface topographique représentant la dernière phase du cycle d'érosion, caractérisée par de faibles pentes et des dépôts superficiels) et selon Benzougagh et al. (2016) par la suite il y’a naissance du risque d’inondation. La courbe hypsométrique du bassin versant de Murhundu (Figure 3) a une forme un peu linéaire, ce qui indique que le bassin est un peu loin d’être en état de maturité.

Figure 4 : La carte hypsométrique du bassin versant de Murhundu. Source : Auteur du TP

4.3.2. Les altitudes (Altitudes maximales et minimales)

Elles sont obtenues directement à partir du MNT. L'altitude maximale représente le point le plus élevé du bassin tandis que l'altitude minimale considère le point le plus bas, généralement c’est l'exutoire. L’altitude maximale = 2514 m, et l’altitude minimale = 1458 m. on constat que le dénivelé est important dans la zone d’étude, et par conséquent on a des variations considérables dans les facteurs climatiques.

Altitude moyenne, se déduit à partir de la courbe hypsométrique ou de la lecture d'une carte topographique. On peut la définir comme suit :

Avec Ai : aire comprise entre deux courbes de niveau en (Km²), hi : altitude moyenne entre deux courbes de niveau en (m), A : superficie totale du bassin versant en (Km²). Pour notre cas, nous avons calculé l'altitude moyenne à partir du tableau 1 pour toutes les surfaces comprises entre les courbes de niveaux : Ainsi donc Hmoy est de ~1878,37 m.

4.4. Pentes du bassin versant

Les pentes conditionnent fortement le ruissellement au niveau d’un bassin versant. L’étude de ce paramètre topographique est primordiale pour aborder les problèmes d’érosion et de transport solide. Il est nécessaire de commencer d’abord par une classification des pentes (Tableau.03).

Tableau 3 : Classification des pentes.

Classes	Degré de pentes	Type de pentes
1	0 à 10	Nulle à faible
2	10 à 20	Moyennement modérée
3	20 à 30	Modérée
4	30 à 40	Forte
5	> 40	Abrupt

Les abrupts (supérieure à 40%) sont presque inexistants dans le centre du bassin versant (Figure 5). Le bassin versant de la rivière Murhundu est majoritairement caractérisé par une classe de pentes que va de 0 à 10%, par conséquent, on peut probablement d’un seul coup d’œil dire que c’est à ce niveau que les inondations sont fréquentes (zone plane et réceptacle des affluents).

des affluents).

Figure 5: Classification des pentes. Source : Auteur du TP

4.4.1. Pente moyenne du cours d’eau

La pente moyenne d’un cours d’eau est un paramètre important pour la détermination du temps de parcours de ruissellement, c'est à dire le temps de concentration. La pente moyenne du bassin versant est égale au quotient de la différence entre les hauteurs extrêmes par la longueur du rectangle équivalent. On estime la pente moyenne à partir de la courbe hypsométrique du bassin.

avec ΔH : différence d’altitudes extrêmes en (m). L : longueur de rectangle équivalent en (Km). Dans le bassin versant de Murhundu la pente moyenne (Pmoy) est de ~43,17 %. On constat que la pente est forte donc le relief est moyennement incliné, le risque d’inondation est rare mais le risque d’érosion est fréquent.

4.4.2. Indices de pente globale

L’indice de pente globale permet de déterminer l’influence du relief sur le bassin, Cet indice se calcule à partir du rectangle équivalent. Il est défini comme étant le rapport entre la dénivellation (D), et la longueur de rectangle équivalent. Il s’exprime par la formule suivante :

avec D : ½H_95% - H_5%½ (Dénivellation) dont H95% correspond à l'altitude correspondante à 95% de la superficie totale du bassin versant. H5% : l'altitude correspondante à 5% de la superficie totale d bassin versant. L : longueur du rectangle équivalent.

ORSTM (Office Régional Scientifique et Technique d’Outre-Mer : office français) a réalisé une classification du relief selon les valeurs de Ig et Ds (Tableau.04).

Tableau 4 : Classification OSTRM du relief à partir de l’indice de pente globale.

Classe	Nature du relief	Valeur d'Ig (m/Km)	Ds (m)
R1	Ttrès faible	< 2	< 2
R2	Faible	2-5	10-25
R3	Assez faible	5-10	25-50
R4	Modéré	10-20	50-100
R5	Assez fort	20-50	100-250
R6	Fort	50-100	250-500
R7	Très fort	> 100	> 500
Ig : Pente globale ; R : Relief.

Pour le bassin versant de Murhundu le dénivelé est calculé à partir de la courbe hypsométrique du bassin versant : D = ½1500 – 2300½ = 800 m et L = ~24,46 Km

Donc la valeur de la pente globale pour le bassin versant de Murhundu est :

Ig = 800 / 24,46 = 32,7 m/Km

D’après la classification du relief par L’ORSTOM (Office de Recherche Scientifique de Territoire d'Outre-Mer), Ig étant compris entre 20 et 50 m/km, le bassin versant de Murhundu présente un relief assez fort.

4.4.3. Dénivelée spécifique

La dénivelée spécifique permet de se prononcer sur le relief suivant la classification d’ORSTOM (Tableau 4). L’indice Ig décroît pour un même bassin, lorsque la surface augmente, il est donc difficile de comparer des bassins de taille différente, d’où la nécessité d’introduction le paramètre (Ds). Ce paramètre se calcule selon la formule suivante :

Ainsi, la Ds pour le bassin versant de la rivière Murhundu est de ~328,67 m. D'après la deuxième classification de l'ORSTOM, la dénivelée spécifique du BV se trouve dans la classe R6, caractérisée par un relief fort.

4.5. Caractéristique du réseau hydrographique

4.5.1. Densité de drainage

C’est un paramètre qui permet de caractériser l’organisation du chevelu hydrographique et le degré de drainage du bassin versant, il correspond au rapport de la longueur total des thalwegs par la surface du bassin. Elle nous renseigne sur l’efficacité de drainage de la région donnée. Elle dépend de la géologie, des caractéristiques topographiques du bassin versant et même de certaines mesures des conditions climatologiques (Anctil et al., 2012).

Avec, Li : Somme des longueurs de tous les thalwegs y compris le thalweg principal, A : superficie du bassin versant. Dans le cas du bassin versant de Murhundu : Li = ~71,07 Km et A = 101 Km².

Ainsi, Dd = 71,07 km / 101 Km² Dd = ~0,70 Km/Km², Cette faible densité de drainage du bassin versant, s’expliquerait par la perméabilité du substratum et par le relief qui est accidenté. Elle se définit par le rapport de la longueur totale des cours d'eau à la surface du bassin versant.

4.5.2. Temps de concentration

Le temps de concentration est défini comme étant la durée que met une goutte d’eau qui tombe dans le point le plus éloigné du bassin versant, pour atteindre l’exutoire. Il est exprimé par la formule de Giandotti ci-après.

Avec Lp, la longueur du talweg (Km). Hmoy, l’altitude moyenne. Hmin, l’altitude minimale et A, la superficie du bassin versant.

Ainsi, le Tc du bassin versant de Murhundu est de ~0,041 h

4.5.3. Vitesse d’écoulement de l’eau

Ce paramètre renseigne sur la vitesse avec laquelle l'eau se rend à l'exutoire du bassin donc le rapport entre la longueur du thalweg principal en mètre et le temps de concentration en seconde. Elle est donnée par l’expression suivante :

Avec Lp, la longueur du talweg (m) et Tc, le temps de concentration (s). Donc la vitesse d’écoulement de l’eau dans la rivière Murhundu est ~166,09 m/s.

4.5.4. Densité hydrographique

La densité hydrographique représente le nombre de canaux d'écoulement par unité de surface. Les bassins versant à haute densité hydrographique présentent en général une roche mère imperméable, un couvert végétal restreint et un relief montagneux. Par contre, la faible densité hydrographique, se rencontre en région à substratum très perméable, à couvert végétal important et à relief peu accentué. Elle est donnée par la relation :

Avec Ni, le nombre de cours d’eau et A, la superficie du bassin en Km². La densité hydrographique du bassin versant de la rivière Murhundu est de ~0,26 Km^-2 (faible valeur).

4.5.5. Coefficient de torrentialité

Cet indice peut être plus indicatif et plus expressif que la densité de drainage. Plus il est élevé plus la torrentialité augmente traduisant ainsi une grande agressivité des averses. C’est le produit de la densité de drainage par la fréquence de cours d’eau élémentaires (d’ordre 1). Il s’exprime par la formule suivante :

Avec F1, la fréquence des drains d'ordre1 ; définie par le rapport du nombre des drains d'ordre 1 à la superficie du bassin versant et Dd, la densité de drainage. F1 étant égale à ~0,14 avec tout cours d'eau sans affluent est d'ordre 1, le coefficient de torrentialité dans le bassin Murhundu est de ~0,097. Cette valeur est très faible, il indique une infiltration des eaux, au niveau des formations géologiques perméables.

4.5.6. Rapport de longueur

Rapport des longueurs des cours d'eau correspond au rapport de la longueur moyenne des cours d’eau d’ordre (u+1) sur la longueur moyenne des cours d’eau d’ordre (u). Il est représenté par la formule suivante :

Avec Ln+1, la longueur moyenne des cours d’eau d’ordre n+1 en (Km) et Lu, la longueur moyenne des cours d’eau d’ordre n en (Km). Plus le rapport de longueur est élevé plus les draines d’ordre supérieurs seront importantes et les évacuations de sédiments plus faciles. Les rapports de longueurs du bassin versant de Murhundu varient de 0,542 et 1,000 (Tableau 5).

Tableau 5: Extraction du rapport de longueur (RL) du bassin versant de Murhundu

Ordre des cours d'eau	Nom	Nombre des rivières	Longueur totale d'ordre (Km)	Longueur moyenne (Km)	RL
1	Rivière Quaternaire	14	46,1093	3,2935	***
2	Rivière Tertiaire	5	8,9211	1,7842	0,5417
3	Rivière Secondaire	6	10,7078	1,7846	1,0002

4.5.7. Rapport de bifurcation

Le rapport de bifurcation appelé aussi rapport de confluence, il traduit le taux de bifurcation du bassin versant. Il est le rapport du nombre de cours d’eau d’ordre (u) sur le nombre de cours d’eau d’ordre (u+1). Ce taux de bifurcation est lié au temps de concentration des sédiments dans le réseau de drainage, plus ce rapport est faible, moins il y aura de bifurcation au niveau de réseau de drainage et plus les évacuations des sédiments vers l’aval se feront rapidement (Gravelius, 1914). D’après Strahler (1957 et 1964), le rapport de confluence (RC) varie de 3 à 5 pour une région où la géologie n'a aucune influence (Strahler, 1957, 1964). Il est représenté par la formule suivante :

Avec, Nu, le nombre des cours d'eau d'ordre u et Nu+1, le nombre des cours d'eau d'ordre suivant. Dans le Bassin Murhundu, le Rc varie entre 0,83 et 2,80 (Tableau 6). Cependant, la géologie de la région dans laquelle la rivière Murhundu se trouve a une grande influence sur l’écoulement des eaux superficielles.

Tableau 6:Rapport de bifurcation

Ordre d'écoulement	Nom	Nombre	Rc
1	Rivière Quaternaire	14	2,80
2	Rivière Tertiaire	5	0,83
3	Rivière Secondaire	6	***

5. Discussion

L’étude des caractéristiques physiques de la rivière Murhundu peut se faire manuellement, mais c’est un travail pénible et moins fiable. C’est pourquoi nous avons fait recours aux systèmes d’information géographique et la télédétection spatiale pour l’extraction de ces paramètres et les calculs de différents indices. Ce travail est basé sur le traitement d’un modèle numérique de terrain (MNT), par les systèmes d’informations géographiques (SIG) open source et Google Earth. Le MNT a permis l’extraction automatique du réseau hydrographique sur une surface de ~101 km², la délimitation du bassin versant dont le périmètre est de 57,6 km.

Les différents paramètres géométriques (surface, périmètre, forme, pente, hypsométrique, altitude…), morphométriques (densité de drainage, longueur, ordre de drainage...) et de reliefs ont été calcules à l’aide du logiciel libre (arcGIS). Les valeurs de ces paramètres nous ont permis l’élaboration des cartes thématiques (carte des pentes, carte du réseau hydrographique, carte du relief,…). Le but de ce travail est de cartographier les zones à risques naturels (érosion, inondation, glissement du terrain…) dans la zone d’étude.

5.1. Les paramètres géométriques

La caractérisation du bassin versant de Murhundu peut se faire à partir des indices morphométriques. La surface du bassin, la longueur du drain ainsi que les indices de compacité de Gravelius et du rectangle équivalent sont en relation avec le comportement hydrologique du bassin versant. La rivière Murhundu est d’une longueur de ~24,46 km au en direction S-E (KG > 1). Cette forme allongée ralentie la réponse hydrologique.

5.2. Les paramètres de reliefs

Les altitudes du relief sont des facteurs climatiques. Ils déterminent les ascendances des masses d’air ou les positions d’abris aux flux dominants. En conséquence sur un territoire donné ils contrôlent les gradients thermiques et pluviométriques. Pour cela l’étude de l’hypsométrie est nécessaire à l’étude d’un bassin versant.

Les altitudes de Murhundu sont comprises entre 1458m dans la partie haute altitude du PNKB et 1458 m (à l’exutoire dans le lac Kivu) pour une altitude moyenne de ~1878,37 m. Globalement les altitudes décroissent du Nord et de l’Ouest vers le lac Kivu. Donc ce sont les extrémités Septentrionale et occidentales qui sont plus arrosées et favorable aux précipitations abondantes.

Les altitudes dominantes du bassin sont comprises entre 1614 et 1695 m représentant 18,87% de la superficie totale du bassin versant. Les altitudes les plus basses, entre 1458 et 1614 m , représentent 11,47 % et correspondent au bas fond du bassin y compris l’exutoire, tandis que les lignes des crêtes des montagnes, supérieur à 2317 m, ne concerne qu’une petite superficie soit 5,57 % de la superficie totale du bassin versant (Tableau 1 & Figure 4). L’allure de la courbe hypsométrique montre que le bassin est un peu mature.

5.3. Les pentes du bassin de Murhundu

L’analyse de la carte des pentes et le calcul de la pente moyenne montre que celle-ci est forte, de l’ordre de 43,17%, et de ce fait la vitesse d’écoulement est forte et l’érosion du relief par les eaux de surface est importante, par contre en observant sur la carte on voit que la classe des pentes caractéristique du bassin est trop faible. L’indice de pente globale (IG = 32,7%) indique, selon la classification OSTRM, que le bassin versant de Murhundu présente un relief assez fort.

5.4. Le réseau hydrographique

Le bassin versant de Murhundu est caractérisé par un réseau hydrographique moins dense et moins ramifié. Sa densité de drainage est de ~0,70 Km/Km², Cette faible valeur, indique que le substratum est aisément perméable et le relief du BV est accidenté. Cette interprétation est confirmée par le coefficient de torrentialité qui est également faible (~0,097) à cause de la forte perméabilité du Substratum. On constate également que le temps de concentration est trop faible (~0,041), par conséquent la vitesse d’écoulement est très grande (~166,09 m/s). Cependant, le bassin versant de Murhundu regroupe les conditions les plus favorables aux risques naturels notamment l’érosion hydrique, inondation et glissement des terrains.

6. Conclusion

L’analyse de différentes caractéristiques physiques et géomorphologiques du bassin versant consiste à évaluer quantitativement sa forme, sa pente, son orientation, son relief, la quantité, la disposition de chevelu de réseau hydrographique, etc. Leur connaissance permettra une meilleure compréhension des facteurs responsables des variations de régime hydrologique et par conséquent leur apport dans la genèse des risques naturels, et leur variabilité dans le temps et dans l’espace.

Ces paramètres d’ordre purement géométrique ou physique s’estiment aisément à partir des MNT par les SIG. Trois types de paramètres nous aident à expliquer le comportement hydrologique du bassin versant de la rivière Murhundu : les indices de forme, du relief et le réseau hydrographique.

D’après les résultats obtenus par le calcul des indices morphométriques on constate que le bassin versant de la rivière Murhundu est vulnérable aux risques naturels. A l’Ouest les farceurs des pentes fortes et du couvert végétal accélèrent l’écoulement des eaux de surface et par conséquent le développement du risque d’érosion hydrique. Par contre à l’Est les pentes sont faibles et le faible taux du couvert végétal favorise la naissance de risque d’inondation par endroit.

Les caractéristiques géométriques du bassin versant constituent un outil de grande importance dans l’aide à la décision, optimisant le suivi et la gestion de cette problématique, en complément à des études et mesures élaborées sur terrain. Cette combinaison des données géospatiales et thématiques permet une cartographie à différentes échelles des zones à risque ainsi que la planification des aménagements futurs destinés à son atténuation.

Annexes

Dans la partie développée ci-dessus deux grandes caractéristiques ont forcément attirées notre attention et vu le temps minime qui nous a été donné. Ces caractéristiques sont du type morphologique et hydrologique. Il en existe d’autres dont certaines d’entre elles vont être développées dans cette partie des annexes. Ces dernières sont du type climatique et occupation du sol ainsi que pédologique et géologique.

Quelques paramètres sont développés et présentés ci-dessous (Particulièrement certains de la couverture et l’utilisation des terres dans le bassin versant). Pour ce faire la méthode du Curve Number a été utilisée. Elle permet de calculer la lame d’eau ruisselée totale sur un BV, lors d’un orage donné (méthode développée aux USA). Elle est définie par les paramètres présentés dans le tableau 7. Une image NDVI a été utilisée pour catégoriser le type d’utilisation du sol dans le Bassin Murhundu.

La classification de la végétation est réalisée suivant les conditions de seuillage suivantes (Cours Gestion des BV).

· NDVI < 0.12 : Eau

· 0,12 < NDVI < 0.15 : Sol nu

· 0.15 < NDVI < 0.43 : Champs mixtes

· 0.43 < NDVI < 0.53 : Champs des maïs

· 0.53 < NDVI < 0.865: Forêt.

Figure 6:Classification NDVI du BV Murhundu. Source : Auteur du TP

Le tableau ci-dessous présente les paramètres calculés et leurs valeurs respectives. Les quatre premiers paramètres nous permis de calculé le volume totale d’eau ruisselée dans le BV Murhundu. Il ressort de ce tableau qu’au total 762432285,47m³de volume d’eau sont ruisselés par an, avec une précipitation annuelle de 1600mm ainsi en fonction de la couverture et/ou l’occupation du sol.

Tableau 7:Synthèse des Paramètres déterminés selon la méthode du Curve Number

Malgré que cette valeur soit énorme, toutes les communes de la ville de Bukavu ont des problèmes d'approvisionnement en eau potable et cela a des répercussions sur la santé des consommateurs de cette eau.

Selon Freddy (2010), la REGIDESO Bukavu fournit chaque jour 12 000 m³ et 16000 à 18000 m3 respectivement pendant la saison sèche et la saison pluvieuse, avec une population de 712433 habitants. Donc ~16,84 litres par personne par jour pendant la saison sèche et entre ~22,46 et ~25,26 litres par personne par jour pendant la saison pluvieuse. D'après la Direction Technique de la REGIDESO en cette même année, 20 647 abonnés sont enregistrés et sur ce nombre seuls 15607 sont actifs et sont servis par la REGIDESO BUKAVU, soit un déficit de services à 5040 clients qui constituent 25% des abonnées non servis.

REFERENCES

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Evaluation des caractéristiques physiques du Bassin Versant de Murundu (En Territoire de Kabare/Sud-Kivu) et leurs utilités dans le Domaine de la gestion de l’eau