Soutenance mémoire
La nappe des sables infrabasaltiques
Le terme « sables infrabasaltiques » définit les formations sableuses qui se trouvent en dessous des basaltes par opposition aux sables suprabasaltiques qui eux sont situés au dessus. La nappe des sables infrabasaltiques s’étend sur une surface totale de 50km2. Les caractéristiques de cette nappe ont été étudiées par Gaye Ch. B. (1980). Elle s’étend sur la tête de la presqu’île du Cap-Vert. L’aquifère est situé dans la tête de la presqu’île de Dakar, sous le recouvrement des basaltes quaternaires (Cowi/Polyconsult, 2000, Doctrav. 04- lot1). L’aquifère des sables infrabasaltiques est limité au Sud par les argiles éocènes, au Nord et à l’Ouest par la mer et à l’Est pas la zone basse dite « Grande Niaye » (Dagoudane-Pikine- Cambéréne). L’épaisseur des sables croît du Sud-Est au Nord. Elle atteint 70 m sur la côte entre NGor et Yoff et 90 m entre Yoff et la Grande Niaye. L’épaisseur moyenne de la nappe est de 50 m. La nappe est alimentée par les eaux de pluie qui sont infiltrées directement à l’Est de la limite des couches basaltiques ou indirectement à partir de l’aquifère des sables suprabasaltiques à travers le basalte très souvent fracturé. L’allure initiale de la surface de la nappe devait probablement se présenter comme un dôme aplati avec un écoulement radial vers l’océan. Mais l’exploitation de la nappe a entraîné des modifications de la pièzométrie initiale et actuellement la plus grande partie de la surface piézométrique est à une altitude inférieure à celle de l’océan, sauf sur une étroite bande le long du contact sables quaternaires-argiles éocènes au Sud-Est et dans la zone extrême occidentale de la presqu’Île. On considère que le cône est suffisamment creux pour que l’écoulement vers l’océan soit négligeable. Exploité en continu depuis les années 20, il a été étudié par (Martin, 1970 ; Gaye et al, 1989, etc.). Cet aquifère est largement en communication avec l’océan Atlantique qui constitue ses limites Ouest, Nord et Sud. Ce risque permanent (qui limite le débit d’exploitation des pompages) est doublé, depuis quelques années, d’un risque de pollution d’origine anthropique, provenant sans doute de l’infiltration des eaux de pluie urbaines (et peut-être aussi des eaux usées!…) à travers le recouvrement basaltique. Au niveau du piézomètre « Km5 », situé plus au sud de l’aquifère, la tendance semble en revanche inversé, suggérant ainsi l’arrivée d’eau de recharge moins contaminée (Rapport hydrologie et Hydrogéologie, Faye, Novembre 2001). Sa limite Est qui se situe au niveau de la Patte-d’oie correspond à un dôme piézométrique qui le sépare de la nappe de Thiaroye.
Le canal V et le canal VII
C’est le principal canal pluvial de la façade Est de la presqu’île puisque son champ d’action s’étend du Boulevard du Président Habib Bourguiba quartier Usine au Nord jusqu’au marché Sandaga du Plateau au Sud. Le canal V proprement dit débouche au carrefour Cyrnos prés du port de pêche et dessert les quartiers suivants : quartier Usine, Niari Tali, Ouagou Niayes Ouest, HLM VI Nimzat, Cité de la Douane, Cité du Port de Commerce, Bopp Nimzat, Maison du Parti, Colobane et Gendarmerie, Camp Abou Diassé et gare routière. Il traverse l’autoroute à 200 mètres au Sud de la rocade Fann Bel Air longe la voie ferrée Dakar Niger atteint le carrefour au bord de la zone industrielle pour déboucher dans le port de pêche L’antenne Sud du Canal V appelé Canal Rue 11 draine le Boulevard du Général de Gaulle, la Médina Est et Gibraltar, le champ de courses et le stade Iba Mar Diop. Le Canal VII rejoint le canal V au carrefour Cyrnos. Il longe le Boulevard Malik Sy et draine le triangle formé par les voies Malik Sy Lamine Gueye et Faidherbe. La partie du Plateau entre le Boulevard Lamine Gueye et la Rue Blanchot est drainée par le collecteur du Boulevard Lamine Gueye qui rejoint le canal V et le canal VII au carrefour Cyrnos. En ce qui concerne les réseaux secondaires eau pluviale qui rejoignent les canaux V et VII leur développement est très faible Ils n existent pratiquement pas dans les zones de Colobane, Gendarmerie et Gibraltar. Dans la partie Nord desservie par le canal V, ils longent les voies principales G et Rue 13. Au Sud ils n’existent pratiquement que le long des voies Lamine Gueye, Papa Gueye Fall et Faidherbe Cette faible densité des réseaux secondaires eau pluviale dans des zones fortement urbanisées explique les inondations fréquentes qui s’y produisent. Cet important réseau pluvial ne fonctionne pas bien à cause de sa faible pente. Pour des raisons de mauvais revêtement des abords ce réseau s’ensable ; les grilles et avaloirs sont colmatés dans les nombreux points d’inondation en hivernage dans la zone intermédiaire comprise entre Bop, HLM et Colobane et Gendarmerie. Par ailleurs ce réseau transite des eaux usées provenant probablement des déversoirs d’orage des collecteurs d eaux usées du Boulevard Malick Sy et champ de courses des raccordements directs clandestins d’eaux usées sur tout son parcours ainsi que des déversements directs d’eaux usées dans les grilles et avaloirs. En ce qui concerne l’état physique de ces réseaux pluviaux il n’est pas mentionné de défauts importants tels que ovalisation, effondrements, désalignements. Cependant si le flux d eaux usées n’est pas supprimé des attaques du béton par les sulfures sont à craindre à la longue dans les tronçons à faible pente de la moitié aval du canal V.
Evolution de l’urbanisation de Dakar par les différents plans directeurs d’urbanisme
La région de Dakar fut créée en 1857 de la seule volonté coloniale du gouverneur Protêt (Chenal J, 2009). De par sa position géographique, la région bénéficie de plusieurs installations telles que la construction d’un port international ce qui explique l’accaparement progressif d’activités réparties sur le territoire national telles que les fonctions portuaires de Rufisque, Saint Louis, puis vers 1930 de celle de Kaolack. Devenue capitale de l’AOF en 1902, Dakar enregistre un afflux de fonctionnaires commerçants et de travailleurs. C’est ainsi que sa population passe de 8700 habitants en 1902, à 18470 deux ans plus tard. » (Mbow L. S., 1992) En 1904, Dakar abrite le siège du gouvernement Général de tous les établissements de la Côte d’Ivoire occidentale y compris le Sénégal. Ainsi Dakar connaît une transformation à la suite d’un grand effet d’urbanisme. « Les rues deviennent de plus en plus larges ; sont en cailloutées et aplanies. L’administration met en chantier de nombreux logements pour ses fonctionnaires » (Mbow L S, 1992). Cette croissance démographique a connu un frein avec la première guerre mondiale. Celle-ci terminée, la ville renoue avec son rythme habituel de croissance. Le processus d’urbanisation de la ville de Dakar a été marqué par plusieurs plans d’urbanisme qui ont été à l’origine de son développement spatial. Le premier plan d’urbanisme a été réalisé par Pinet Laprade en 1862. Ce plan couvrait un espace de 1km², constitué par le boulevard Laprade, la rue des Essarts, la Place Kermel et la place Protêt. Ces quartiers sont séparés par une trame de rues orthogonales. En 1915, le quartier de la Médina fut créé, suite à une épidémie de peste, séparé de la ville européenne par un cordon sanitaire. Avec les premières huileries qui apparaissent dès 1920, le port de Dakar commence à se développer (Mbow L S, 1992) L’évolution spatiale de Dakar se poursuit avec la création en 1924 du quartier plateau jusqu’au Cap Manuel. Le premier véritable plan d’urbanisme de la ville fut élaboré en 1946 par Loppez, Gutton, et Lambert. Ce plan est approuvé par l’arrêté 5485 du 20 décembre 1946 et revu en 1957. Avec la reprise de l’après-guerre, ce plan avait pour objectif de faire de Dakar un centre économique et militaire. Il a servi de base à un vaste programme d’équipement et organise le développement spatial du port de Dakar par la création de nouvelles infrastructures industrielles et commerciales. Ce plan a été modifié en 1953 et révisé en 1961. En 1950, le lotissement de grand Dakar fut effectif, de même que Dagoudane Pikine en 1952. La population passe ainsi de 132000 habitants en 1946 à 214000 habitants en 1955. En 1953 l’industrialisation de Dakar prend forme et le développement urbain couvre prés de 30 km². Le plan d’urbanisme de Lopez, Gutton et Lambert de 1946 a été modifié afin de planifier :
l’établissement d’une zone commerciale au Sud – Ouest du Port
l’établissement d’une zone industrielle au Nord Ouest du port
la création d’un grand axe routier (Avenue Malick Sy)
la densification résidentielle en hauteur dan le plateau et la création de quartiers résidentiels le long de la corniche ouest et entre cette corniche et la zone industrielle.
Le plan de 1961 est approuvé par décret 61050 du 3 février 1961. C’est une révision du plan de 1946. Avec l’érection de Dakar en capitale en 1958 et sa modernisation, la ville est devenue un pôle récepteur d’importants flux migratoires d’où la nécessité d’inclure dans le périmètre urbain des zones rurales. Selon Seck (1970), ce plan avait la triple vocation de faire de la capitale un point d’appui militaire, un grand port et une ville multiraciale. Il a procédé à une division de Dakar en zones : résidentielle, commerciale et administrative et industrielle. Il délimitait aussi un ensemble de terrains réservés comprenant des secteurs non aedificandi, des espaces libres, des secteurs de cultures et de boisements des secteurs de carrières et gisements et des zones d’emprise. En 1967 la population atteint 500000 habitants occupant environ 48 km² (Chenal J., 2009) Durant cette période, se poursuit le développement des quartiers spontanés dans les zones de Pikine, Grand-Yoff. Le plan d’urbanisme de 1967 (plan Ecochard) approuvé par décret n° 67.864 du 19 juillet 1967, prévoyait en 1980 une population de 1 133 000 habitants englobant tout le territoire allant de la presqu’île du cap vert jusqu’à la limite de la forêt de Mbao. Afin de bloquer l’urbanisation à l’Est de Pikine, le plan proposait la rénovation des quartiers anciens de Médina, Reubeuss et de Grand-Dakar, ainsi qu’une densification moyenne des zones d’extension de l’ordre de 200 habitants par ha, dans le but de favoriser l’extension de l’agglomération à partir de 2 pôles constitués par la ville de Dakar proprement dite à l’ouest et Pikine à l’Est. En 1980, la population de la ville atteint 1161000 habitants confirmant l’exactitude des estimations du plan de 1967. Le développement de l’espace urbain de Dakar et Pikine couvre une superficie de plus de 70km². En 2003, l’agglomération urbaine dakaroise couvrait un vaste territoire qui s’étend sur environ 200km² soit près de 40% de la superficie totale de la région. La population urbaine s’élevait à 2 247 179 habitants soit 96, 7% de la population totale de la région. Le nouveau plan directeur d’urbanisme de Dakar horizon 2025 inclut l’ensemble de la région, soit un territoire de 550 km² allant de Dakar à Sébikotane. Ce dernier préconise de faire de Diamniadio le nouveau pôle d’activités de l’agglomération dakaroise par la réalisation d’équipements majeurs reliant ainsi Pikine et Guédiawaye à un statut intermédiaire entre Dakar et Diamniadio. Le plan de 2001 est élaboré pour l’horizon 2025 s’est fixé cinq objectifs :
Assurer l’équilibre spatial sur l’ensemble régional
Améliorer les liaisons physiques entre les différentes entités territoriales
Assurer aux populations un meilleur accès aux services urbains de base
Maîtriser le phénomène d’explosion démographique que connaît l’agglomération
Préserver et améliorer l’environnement urbain `et les sites naturels.
Des besoins spatiaux ont été planifiés pour 2010, pour la ville de Dakar, selon un objectif de population de 1093051 habitants et pour la ville de Pikine 1216208 habitants. Ces besoins tiennent compte des besoins non satisfaits en 2001 et des nouveaux besoins exprimés en 2001.
Les communes d’arrondissement et la gestion des bassins versants
L’évolution galopante de la population et la typologie de l’habitat en fonction des zones montrent l’urgence d’une gestion intégrée au niveau des bassins versants. Dans le cadre de la décentralisation au Sénégal, la gestion des inondations est devenue de nos jours une compétence transférée aux collectivités locales. Cependant cette limite administrative pose problème parce que n’étant pas conforme à celle des bassins versants de la zone de Dakar (carte 13). Ainsi chaque collectivité voudrait faire de cette situation d’hivernage sa propre affaire. Ainsi la cartographie des communes d’arrondissement montre qu’un bassin versant peut intéresser à la fois deux à plusieurs communes. La logique technique devrait accompagner les communes d’arrondissement mais malheureusement le défis actuel est plutôt politique que technique. Vue cette situation la première approche des responsables politique serait d’abord de connaitre la pluie à travers des études exhaustives car la plupart des postes pluviométriques ont cessé de fonctionner ou ne font plus l’objet de suivi régulier. Il serait donc souhaitable d’installer au niveau de chaque commune d’arrondissement pour étudier à long terme les précipitations journalières et leur période de retour. La seconde étape serait que ces communes prennent en considération la co-gestion des bassins qui intègrent à la fois plusieurs subdivisions communales. Le bassin versant de Grand Yoff nous servira de support. Ce dernier occupe les communes d’arrondissement de Grand Yoff, Patte d’Oie et Sicap Liberté. Les parties les plus élevées se trouvent entre Liberté 6 et la Patte d’Oie; cependant la partie la plus vulnérable se trouve à Grand Yoff. Les travaux de construction du schéma d’assainissement doivent donc tenir compte de cette intégrité des bassins surtout au niveau budgétaire et décisionnel. Il en est de même pour les zones les plus vulnérables du département de Pikine ou un bassin intègre à la fois trois à quatre communes d’arrondissement. Ainsi une construction et un bon dimensionnement des canaux d’assainissement respectant le sens de drainage naturel du réseau hydrographique permettrait une bonne évacuation rapide de ces eaux. L’histoire a montré que les sécheresses récurrentes et la demande en logement ont été à l’origine de l’occupation des points bas. La gestion de l’eau est devenue une affaire très complexe qui a fait l’objet de plusieurs lois et relève de plusieurs instances. La première d’entre elles est la commune ; en effet ce sont les maires qui ont la responsabilité de la gestion de l’eau. Un bon assainissement passe obligatoirement par une bonne gestion du foncier qui fait l’objet de litiges fréquents au niveau de ces communes d’arrondissements. Pour cela la gestion des inondations dans le cadre de la décentralisation ne doit plus être l’affaire d’une, mais de plusieurs communes. L’eau est devenue un enjeu géopolitique non seulement à cause des intérêts contradictoires des uns et des autres pour son usage, mais aussi à cause des rivalités de pouvoir qui s’exercent à son encontre entre techniciens de l’État et des collectivités, élus, consommateurs, militants écologistes, etc. Il est devenu urgent de comprendre la configuration des bassins versants à l’intérieur des communes d’arrondissement pour une meilleure gestion intégrée des eaux pluviales et usées. Cette gestion passe aussi par une bonne planification urbaine qui respecte les règles de l’art car aujourd’hui les différents acteurs locaux revendiquent le droit d’avoir leur mot à dire sur la gestion de l’eau, qui les concerne directement.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE: PRESENTATION DU MILIEU GEOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : LES CARACTERISTIQUES PHYSIOGRAPHIQUES DU MILIEU
I.1 GEOMORPHOLOGIE
I.2 : L’HYDROGRAPHIE
I.3 : LA PEDOLOGIE
I.4 : LA VEGETATION
I.5 : CADRE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE
I.5.1 : Cadre géologique
I.5.1.1 : Le Secondaire
I.5.1.2: Le Tertiaire
I.5.1. 3: Le quaternaire
I.5.2 : Les grandes unités hydrogéologiques de la presqu’île du Cap-Vert
I.5.2.1 : La nappe des sables infrabasaltiques
I.5.2.2 : La nappe des sables quaternaires de Thiaroye
I.5.2.3. La piézomètrie
CHAPITRE II : RÉSEAUX D’ASSAINISSEMENT Á DAKAR
II.1 : HISTORIQUE DES CANAUX D’ASSAINISSEMENT
II.1.1 : Le bassin du Canal IV
II.1.2 : Le Canal IV ter
II.1.3 : Le canal Front de Terre
II.1.4 : Le canal V et le canal VII
II.1.5 : Le canal VI et le canal VI bis
II.1.6 : Le canal de Yoff
II.1.7 : Le canal de Ngor
II.1.8 : Le canal de l’aéroport
CHAPITRE III : LE CADRE URBAIN DE DAKAR
III.1. EVOLUTION DE L’URBANISATION DE DAKAR PAR LES DIFFERENTS PLANS DIRECTEURS D’URBANISME
III -2 : OCCUPATION DE L’ESPACE
III- 3. LA REPARTITION DES TYPES D’HABITATS A DAKAR
III.3.1 : L’habitat de type villageois
III.3.2 : L’habitat spontané irrégulier
III.3.3 : Habitat spontané régulier
III.3.4: L’habitat planifié
III.3.5: L’habitat type moyen et grand standing
III.3.6: L’habitat type immeuble ou mixte
III.3.7. Les communes d’arrondissement et la gestion des bassins versants
CONCLUSION
DEUXIEME PARTIE: ETUDE DES PRECIPITATIONS DANS LA REGION DE DAKAR
CHAPITRE I: CIRCULATION TROPICALE ET CARACTERISTIQUES CLIMATIQUES
I.1: LE CADRE AEROLOGIQUE DE LA CIRCULATION AU SENEGAL
I.2: LES GRANDES ETAPES DE LA CIRCULATION
I.2.1. Hiver boréal
I.2.1.1 L’alizé maritime
I.2.1.2 L’harmattan
I.2.2 Eté boréal
I.2.2.1 : La mousson
I. 3. LES DISCONTINUITES
I.3.1 : La discontinuité d’alizé
I.3.2 : L’Equateur Météorologique
I.4. LES DIFFERENTES ZONES PLUVIEUSES
I.4.1.les conditions pluviogéniques
I.4.2 : Les Différents Types de Précipitations
I.4.2.1 : En saison sèche
I.4.2.2 : En saison des pluies
I.5 : ANALYSE DES ELEMENTS DU CLIMAT
I.5.1 : Les températures
I.5.2 : L’insolation
I.5.3 : L’humidité relative
I.5.3 : Tension de vapeur et vents
I.5.4 : Evapotranspiration potentielle Penman
I.5.5 : Directions des vents
CHAPITRE II : VARIABILITE DES PRECIPITATIONS
II.1 : ANALYSE DES PRECIPITATIONS ANNUELLES
II.1.1 : Méthodologie pour la critique des données
II.1.1.1 Critique des données
II.1.1.2 Techniques disponibles
II.1.1.2.1 La Méthode des doubles cumuls
II.1.1.2.2 La Méthode du vecteur régional (MVR)
II.1.1.2.3 Choix de la méthode d’analyse
II.1.1.2.4 Application du Vecteur Régional
II.1.1.2.5 Comblement des données manquantes
II.1.2 : Détection de rupture dans les séries de pluie annuelle
II.1.2.1 : Test de Pettitt
II.1.2.2 : Méthode Bayésienne de Lee et Heghinian
II.1.2.3 : Statistique U de Buishand
II.1.2.4 : La méthode de segmentation de Hubert
II.1.3 : Variabilité interannuelle des précipitations
II.1.3.1 : La variation de la pluviométrie annuelle
II.1.3.2 : L’évolution des normales climatiques
II.1.3.3 : L’évolution des décennales pluviométriques
II.1.3.4 : Distribution fréquentielle de la pluie annuelle
II.1.3.5 : Calcul de la pluie moyenne surfacique
II.1.3.6 : Méthode des polygones de Thiessen
II.1.3.7 : Méthode de l’inverse de la distance carrée
II.1.3.8 : Méthode du krigeage
II.2 : ETUDE DES PRECIPITATIONS MENSUELLES
II.2.1 : Distribution statistique de la pluviométrie mensuelle
II.2.2 : Etude fréquentielle de la pluviométrie mensuelle
II.3 : ETUDE DES PRECIPITATIONS JOURNALIERES
II.3.1 : Distribution statistique des pluies journalières
II.3.2 : Hauteurs maximales journalières et épisodes pluvieux
CHAPITRE III : ANALYSE DES PLUIES INFRA-HORAIRE DE 1982 A 2005
III.1 : ETUDE DES AVERSES
III.2 : CARACTERISTIQUES DES PLUIES
III.2.1: Les averses en début d’hivernage
III.2.2 : Les averses au cœur de l’hivernage
III.2.3 : Les averses en fins d’hivernage
III.2.4 : Formes des averses de 1958 à 2005
III.3 : AJUSTEMENT STATISTIQUE DES INTENSITES DE PLUIES
III.4: LES COURBES-INTENSITE-DUREE-FREQUENCE (IDF)
III.5: CONSEQUENCES DES PLUIES INFRA HORAIRES
CONCLUSION
TROISIEME PARTIE: CARACTERISATION HYDROPLUVIOMETRIQUE DES BASSINS VERSANTS
CHAPITRE I: CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS
I.1 : DEMARCHE
I.2.LE MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN (MNT) DES BASSINS VERSANTS
I.3 : SURFACE ET PERIMETRE DES BASSINS VERSANTS
I.4: ANALYSE DES BASSINS VERSANTS
I.4.1: Le bassin de Ngor
I.4.2 : Le bassin de canal V-VII
I.4.3 : Le bassin versant des Niayes
I.4.4 : Le bassin de Grand-Yoff
I.4.5 : Le bassin de Keur Mbaye Fall
I.4.6 : Le bassin versant de l’aéroport
I.4.7 : Le bassin versant du village de Yoff
I.4.8 : Le bassin versant de Diamaguène
I.4.9 : Le bassin versant de Mbao
I.4.10 : Le bassin versant du canal IV
I.4.11 : Le bassin versant de Parcelle-Cambérène
I.5. Les courbes hypsométriques
I. 6- L’INDICE DE PENTE GLOBAL(Ig)
I. 7- LA DENIVELEE SPECIFIQUE
1.8 : LE PROFIL EN LONG DES COURS D’EAU
CHAPITRE II : LES DIFFERENTES APPROCHES DE MODELISATION
II.1 : POURQUOI L’UTILISATION DES MODELES
II.1.2 : La fonction de production
II.1.3: La fonction de transfert
II.1.4 : Modèles de transfert globaux
II.1.4.1 : Les modèles globaux et à discrétisation spatiale
II.1.4.2 : Les modèles déterministes et stochastiques (ou probabilistes)
II.1.4.3 : Les modèles empiriques et conceptuels
II. 2. PROCESSUS DE LA MODELISATION PLUIE-DEBIT
II. 3. SOURCES D’INCERTITUDES DANS LES MODELES HYDROLOGIQUES
II.4 : Modèles de détermination du débit de pointe
CHAPITRE III : MODELISATION HYDROLOGIQUE AVEC SWMHYMO
III.1 : PRESENTATION DU MODELE « SWMHYMO »
III.1.1 : Présentation de la commande URBHYD
III.1.2 : Description du modèle
III.1.3 : Equation de Horton
III.1.4: Procédure DU CN
III.2 : TRAITEMENT DES DONNEES
III.2 .1 : Calage du modèle SWMHYMO
III.2 .2 : Validation de NASHYD et WILHYD
III.2 .3 : Construction du hyétogramme décennal
III.2 .3 : Relation Superficie-Débit
III.2 .4 : Lame d’eau écoulée
III.2 .5 : Forme des hydrogrammes de crue unitaire
III.2.5.1 : Hydrogramme du bassin versant de Grand-Yoff
III.2 .5.2 : Hydrogramme du bassin versant de Ngor
III.2 .5.3 : Hydrogramme du bassin versant de Médina-Gounass
III.2 .5.4 : Hydrogramme du bassin versant de keur Mbaye Fall
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
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