Bassin versant de la Nyando (0°S, Kenya)

Bassin versant de la Nyando (0°S, Kenya)

Généralités et caractéristiques morphologiques 

Le bassin versant de la Nyando est localisé au Sud-Ouest du Kenya et au Nord-Est du Lac Victoria . Il possède une surface de 3482 km² pour un indice de compacité de Gravelius (KG) de 1.65.

Ses deux principales vallées, orientées Est-Ouest, se rejoignent dans la Plaine de Kano : la Tinderet au Nord et la Mau au Sud . Le bassin est bordé par des plateaux volcaniques. Son altitude varie de 1123 à 2912 m avec de forts gradients d’altitude dans la zone amont. Les pentes sont inférieures à 6.7 % dans la plaine de Kano ou sur les plateaux d’altitude en bordure du bassin mais peuvent atteindre jusqu’à 61 % sur les escarpements du bord Nord (Nandi) du bassin .

La rivière Nyando alimente le lac Victoria via la baie du Kisumu contenue dans le Golfe de Kavirondo. Elle est essentiellement formée de la confluence de trois bras majeurs : la rivière Tinderet, la rivière Kimologit (au Nord de la vallée de la Mau) et la rivière Kepchorian (au Sud). De multiples affluents secondaires de taille plus modeste complètent le réseau hydrographique. La Nyando se déverse dans la baie via un important delta marécageux difficilement accessible.

Contexte géologique

Le bassin versant de la Nyando appartient à la branche Ouest du Rift Est-Africain  et repose sur cinq ensembles géologiques majeurs allant du Précambrien à l’actuel .
➤ Le socle Précambrien supérieur composé de quartzites et de gneiss avec des intrusions de dolérites est à l’affleurement au niveau de l’escarpement Nandi (Millman, 1973)
➤ Le système Nyanzien est formé essentiellement de roches volcaniques (basalte, veines ferrugineuses, tufs, andésite, trachy-andésite, dacite et rhyolite) (Saggerson, 1952) en contact anormal avec le socle Précambrien supérieur. Ces roches présentent aussi des intrusions granitiques et affleurent à l’Ouest du bassin et sur l’escarpement Nandi.
➤ Le système sédimentaire Kavirondien repose en discordance sur le socle Nyanzien. Il est composé de conglomérats, d’argilite et de grès, et est localisé en surface à l’extrême SudOuest du bassin versant.
➤ Le système volcanique anté Miocène s’est constitué lors de l’activité du Rift Est-Africain avec la formation de phonolites ou de néphélites (Saggerson, 1952) et repose en discordance sur le socle Nyanzien. Ces plateaux de laves ont été extrudés sur les couches sédimentaires fossilifères du Miocène inférieur (Kent, 1944; Shackleton, 1951) et remis à l’affleurement par les rivières (Saggerson, 1952). A l’Est du bassin, le volcan éteint Tinderet a formé entre 19.9 et 5.5 Ma (Baker et al., 1971) des carbonatites contenant majoritairement de la calcite, des apatites, de la fluorite (Zaitsev et al., 2013). Le système anté-Miocène est actuellement à la surface sur les deux tiers Est du bassin.
➤ Le système sédimentaire du Pléistocène est composé majoritairement de silts et d’argiles déposés par le lac Victoria et associés à des dépôts alluvionnaires et détritiques liés à l’érosion des escarpements (Millman, 1973). Ces formations recouvrent la quasi-totalité de la plaine de Kano.

Le système Nyanzien-Kavirondien correspond à une partie du craton tanzanien daté du Précambrien inférieur. Avec le système du Précambrien supérieur, il forme le socle de toute la région sur lequel va reposer en discordance les formations plus récentes (pour la plupart Mésozoïques ou Cénozoïques). Ainsi dans le bassin de la Nyando, les roches sont soit très anciennes (craton Précambrien) soit très récentes (volcanisme et sédimentation tertiaires et quaternaires).

A partir de la fin du Miocène, la plaine de Kano est déformée et fracturée (Shackleton, 1951) avec la formation de failles orientées Est-Ouest ou Est-Nord-Est – Ouest-Sud-Ouest. Plusieurs lacs se développent permettant la formation de couches fossilifères. Ces déformations sont suivies d’éruptions qui ont formé des tufs et des conglomérats aux Pliocène et Pléistocène (Raburu et al., 2012). L’effondrement de la zone du rift Kavirondo permet la séparation altitudinale des hauts plateaux Nord et Sud et de la plaine de Kano.

Pendant la Période Pluviale (Pléistocène), le lac Victoria présentait un niveau beaucoup plus élevé et recouvrait toute la plaine de Kano formant d’importants dépôts lacustres mélangés aux apports fluviatiles provenant des vallées de la Mau et de la Tinderet (Millman, 1973). Le retrait du lac Victoria combiné au rehaussement tectonique de la plaine de Kano a permis le développement de la rivière Nyando.

Initialement, la Nyando avait un cours plus rectiligne qu’aujourd’hui. La présence importante de roches détritiques et l’envasement du lit initial de la Nyando, probablement lors d’un haut niveau lacustre, a détourné le lit majeur sur le Sud où ce dernier a rejoint la rivière Nyamasaria qui partage son exutoire : le delta Miruka (Millman, 1973).

La présence de sols noirs à coton (black cotton soil) est importante dans les dépôts alluvionnaires (Millman, 1973). Typique des zones tropicales et subtropicales, ces sols noirs à marrons sont problématiques pour le développement agricole (Dudal, 1967). Ils sont argileux, essentiellement de la montmorillonite, avec des teneurs en argile variant entre 35 et 60 % dans le sol de surface (Millman, 1973). Leur couleur foncée est due à la présence de minéraux non oxydés dans la matrice et non à la matière organique faiblement présente (Raburu et al., 2012). Ces sols présentent un degré de saturation de base élevé (>50 %) en particulier pour le calcium et le magnésium (Dudal, 1967).

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Table des matières

INTRODUCTION
I. INTRODUCTION GENERALE
II. CONTEXTE DE L’ETUDE
II.1. Continuum terre-mer aquatique : cycle de l’eau et cycle du carbone
II.2. L’Afrique de l’Est : une région complexe en pleine évolution
CHAPITRE 1 : SITES ET METHODOLOGIE
I. BASSIN VERSANT DE LA NYANDO (0°S, KENYA)
I.1. Généralités et caractéristiques morphologiques
I.2. Contexte géologique
I.3. Contexte climatologique
I.4. Contexte hydrologique et hydrogéologique
I.5. Contexte environnemental actuel
II. BASSIN VERSANT DE LA LUFILYO (9°S, TANZANIE)
II.1. Généralités et caractéristiques morphologiques
II.2. Contexte géologique
II.3. Contexte climatologique
II.4. Contexte hydrologique et hydrogéologique
II.5. Contexte environnemental actuel
III. BASSIN VERSANT DE LA TUKELA (29°S, AFRIQUE DU SUD)
III.1. Généralités et caractéristiques morphologiques
III.2. Contexte géologique
III.3. Contexte climatologique
III.4. Contexte hydrologique et hydrogéologique
III.5. Contexte environnemental actuel
IV. COMPARAISON DES CARACTERISTIQUES MORPHOLOGIQUES, HYDRO-CLIMATIQUES ET ENVIRONNEMENTALES DES TROIS BASSINS
V. MATERIELS ET METHODES
V.1. Campagnes de prélèvements
V.2. Echantillonnage et mesures in-situ
V.3. Analyses en laboratoire des eaux
V.4. Analyses en laboratoire des matières en suspension
V.5. Analyses en laboratoire des sols et sédiments
V.6. Définitions des paramètres calculés
V.7. Méthodes de régression linéaire
CHAPITRE 2 : CARACTERISATION DU FONCTIONNEMENT HYDROLOGIQUE DES TROIS RIVIERES
I. ECOULEMENT DANS LES TROIS RIVIERES
I.1. Validation de la méthode d’estimation des débits
I.2. Variabilité spatiale des débits
II. CARACTERISTIQUES GEOCHIMIQUES DES EAUX
II.1. Caractéristiques physico-chimiques des rivières
II.2. Caractéristiques physico-chimiques des eaux non fluviatiles
II.3. Hydrochimie et faciès géochimique des eaux
III. FONCTIONNEMENT HYDOLOGIQUE DE TROIS RIVIERES EST-AFRICAINES ESTIMEE A L’AIDE DES ISOTOPES STABLES (Δ 18O-H2O ET Δ2H-H2O) A L’ECHELLE LOCALE ET REGIONALE (NIVET ET AL, 2018, SOUMIS A ISOTOPE IN ENVIRONMENTAL AND HEALTH STUDIES)
III.1. Introduction
III.2. General setting
III.3. Material and methods
III.4. Results and discussions
III.5. Conclusion
IV. CONCLUSION DU CHAPITRE
CHAPITRE 3 : TRANSFERT ET EVOLUTION DU CARBONE DANS TROIS RIVIERES ESTAFRICAINES
I. EVOLUTION DES FLUX FLUVIATILES DE CARBONE EN PERIODE SECHE LE LONG D’UN GRADIENT LATITUDINAL TROPICAL EN AFRIQUE DE L’EST AU COURS D’UNE ANNEE DE SECHERESSE (NIVET ET AL, EN PREPARATION POUR SOUMISSION A BIOGEOCHEMISTRY)
I.1. Introduction
I.2. Study sites
I.3. Material and methods
I.4. Results
I.5. Discussion
I.6. Conclusion
II. SAISONNALITE DES TRANSFERTS DE CARBONE DISSOUS VIA LES RIVIERES
III. PREMIERE ESTIMATION DES APPORTS ET DES PERTES EN CARBONE LE LONG DE LA RIVIERE
III.1. Distribution spatiale des apports et pertes en carbone le long des biefs
III.2. Origine des apports et des pertes en carbone organique particulaire dans les biefs
IV. CONCLUSION DU CHAPITRE
DISCUSSION ET CONCLUSION GENERALE

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