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Profil de Akouvi Massan D. AVUMADI

AVUMADI Akouvi Massan D.

Email : Akouvi.avumadiSPAMFILTER@ensat.fr

Téléphone / phone:

Bureau / office :

Institution : INPT

Statut / status: Doctorant

Adresse professionnelle / address:

ENSAT-INPT
UMR ECOLAB
Avenue de l'Agrobiopole
Auzeville Tolosane
BP 32607
31326 CASTANET TOLOSAN Cedex
FRANCE

Site perso / personal website :

FORMATION

♦2009- 2011 :MasterEnvironnement, Eau et Santé, Faculté des Sciences, Université de Lomé (Togo) (Majore de promotion)

Thème de mémoire : impact des usages de l’eau sur le régime hydrologique des cours d’eau du bassin versant du Lac Togo

♦2010-2011 :Maîtrise, gestion de l’Environnement, Faculté des Sciences, Université de Lomé

♦2009- 2010 :Licence Professionnelleà l’Institut National des Sciences de l’Education, Université de Lomé ; aptitude à enseigner les sciences naturelles au Lycée

♦2008-2009 :Licence, Sciences Naturelles à la Faculté des Sciences, Université de Lomé

♦2005-2006 :Baccalauréat 2, série D, lycée de Tokoin, Lomé

EXPERIENCE PROFESSIONNELLE

♦Depuis avril 2012 :Volontaire National,chargé d’étude à la Direction de la Planification et du Suivi-Evaluation, Ministère de l’Eau, de l’Assainissement et de l’Hydraulique Villageoise

♦ Octobre 2011- Avril 2012 :Stage,contrôle environnemental,Bureau d'étude A-Z Consult dans le cadre de la réhabilitation du réseau de drainage des eaux pluviales du quartier agbalépédo sur le Projet d'Urgence de Réhabilitation des Infrastructure et des Services Electrique (PURISE)

♦ Juillet – Août 2011,Bourse de Stage de l’AUF,2IE (Burkina-Faso), au sein de l’UTER - Gestion et Valorisation de l’Eau et de l’Assainissement » du laboratoire d'Hydrologie

Thème de stage :Caractérisation hydrologique du bassin versant de la retenue de Boura et étude du ruissellement et d'érosion du sous-bassin de Tougou au Burkina

♦Septembre 2010Stage,ONG CREPA-Togo devenue ONG EAA (Eau et Assainissement pour l’Afrique),

Thème de stage :approvisionnement en eau dans les milieux ruraux : cas de la préfecture de l’Avé au Togo

COMPETENCES

♦  Enquêtes sociales et traitements des données de terrain

♦ Caractérisation d’un bassin versant

♦ Planification de la gestion des ressources en eaux

♦ Mesure des débits des cours d’eau

♦ Connaissance générale en hydrologie et la modélisation

♦ Gestion et la rédaction d'un projet de développement à la base

♦ Maîtrise de la Gestion Axée sur les Résultats,

♦ Maîtrise des Outils et Techniques de passation des Marchés Publics.

Thèse de doctorat en cotutelle entre l'Université de Lomé au Togo et l'Institut National Polytechnique de Toulouse en France.

Titre du projet : Dynamique des apports fluviaux dissous et particulaires au lac Togo : bilans, origines et devenir, mécanismes et facteurs de contrôle

CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE

Les milieux aquatiques côtiers, à l’interface entre les eaux continentales et les océans, comprennent différents systèmes: estuaires, deltas, lagunes, marais, plages, dunes et récifs. Ces systèmes sont parmi les plus riches de la planète en termes de productivité, d’habitat et de biodiversités. Les zones côtières sont très peuplées (50% de la population mondiale vit à moins de 200 km de la mer ; Creel, 2003), fortement industrialisées et urbanisées et elles concentrent de nombreuses activités socioéconomiques (pêche, tourisme, activités nautiques et balnéaires, etc.). La caractéristique la plus évidente d’une zone côtière est son rôle de gestion des apports particulaires et dissous, qu’elle reçoit majoritairement des fleuves et dans une moindre mesure de l’atmosphère. Drainés depuis les bassins versants ou diffusés en retombées atmosphériques, les matériels drainés s’acheminent vers les eaux littorales et intègrent un système complexe où interagissent des processus à dynamique rapide (crues, tempêtes, production primaire…) et à dynamique lente (diagénèse du sédiment, changement climatique…). A ces forçages physico-chimiques et hydro-météo-climatiques qui contraignent les flux de matière dans leur production, leur transfert et leur devenir, s’ajoute la dimension anthropique. Le développement des activités humaines dans un bassin s’accompagne souvent par le rejet de nombreuses substances chimiques qui ont pour conséquence une forte altération de la qualité chimique des milieux aquatiques. Les principales problématiques associées à ces rejets sont l’eutrophisation (apports excessifs de nutriments) et la contamination (apports de substances chimiques potentiellement toxiques). Elles ont pour conséquence de générer des risques sanitaires et écologiques, de contraindre les activités de pêches (interdiction, diminution de la productivité, de la biomasse) et de loisirs (insalubrité, mauvaises odeurs, …), de nuire à l’image de certaines zones et ainsi de limiter le développement économique de ces activités. Les zones côtières sont donc des zones aux enjeux écologiques, démographiques et socioéconomiques très importants.

La prise de conscience des problèmes liés à la présence de substances chimiques dans les écosystèmes aquatiques a entrainer la mise en place de lois pour limiter leurs rejets et préserver ces milieux (Rigaud, 2011). Contrairement aux pays développés, où tous les apports humains à l’environnement sont contrôlés et soumis à des normes, dans les pays pauvres c’est l’anarchie totale. Ces pays en voie de développement comme le Togo, sont confrontées à des pollutions atmosphériques liées aux rejets des eaux usées, issues des activités industrielles, agricoles et domestiques, dans les fleuves, rivières, lagunes et lacs, sans aucun traitement préalable.

Un des facteurs souvent mis en cause dans la persistance de la dégradation de ces milieux est le rôle joué par les sédiments qui accumulent au cours des temps les contaminants et peuvent, dans certaines conditions, constituer aujourd’hui une source importante en contaminants pour la colonne d’eau (Angelidis, 2005) ou les organismes biologiques (Rainbow, 2002).

Parmi les contaminants pouvant générer des problèmes de toxicités se situent les éléments traces métalliques (ETM) et les pesticides en raison de leur ubiquité, leur toxicité et de leur persistance dans l’environnement. Contrairement aux pesticides qui sont introduits dans l’environnement que par des actions anthropiques (agriculture), les origines des ETM sont diverses. Les ETM sont diffusés vers l’atmosphère lors de processus naturels comme l’érosion éolienne, les activités volcaniques, les embruns marins et les feux de forêt et enfin les activités anthropiques (combustion de combustibles fossiles, incinération des ordures ménagères et industrielles, industries du ciment et les fonderies, entretien des routes, combustion du carburant, corrosion des véhicules, abrasion des freins et pneumatiques).

A l’échelle d’un bassin versant, les phénomènes majeurs qui vont influencer l’apport et le devenir de ces éléments toxiques sont l’altération, l’érosion, le ruissellement, les paramètres physico-chimiques des milieux et enfin les actions des pratiques agricoles.

Le bassin versant du lac Togo (BVLT) est une zone côtière qui renferme des ressources en eau de surface pérennes mais limitées et très variables, et des ressources en eau souterraine abondantes (sédimentaire côtier) ou limitées (socle), un système lagunaire côtier complexe, et un milieu marin fragilisé (PANGIRE, 2010). Le BVLT est le plus petit des bassins du Togo (16% du territoire 50% de la population) contre le Volta (45% du territoire avec 26% la population) et le Mono (38% du territoire avec 24% la population), mais représente une zone stratégique en termes d’économie pour le pays. Il est dominé majoritairement par les formations sablo-argileuses, du gneiss et du granité, avec des sols ferralitiques et ferrugineux. Il est soumis à un climat subéquatorial marqué par deux saisons de pluie et deux saisons sèches. Au niveau hydrologique, ce bassin se subdivise en deux parties: (i) une partie occidentale (zone d’étude proprement dite) figure 1, la plus importante, comprenant les sous bassins du Zio et du Haho qui se déversent tous deux dans le Lac Togo; (ii) une partie orientale, de superficie très limitée, qui comprend le Boko et l’Elia qui se déversent dans le lac Vogan, lequel rejoint le Lac Togo dans sa partie aval et l’ensemble forme un système lagunaire complexe qui communique avec la mer. Ce bassin abrite des unités industrielles (la cimenterie de Tabligbo, la carrière d’exploitation de phosphates de kpimé et l’ancienne carrière de Hahotoe etc.), génératrices d’effluents et de rejets atmosphériques. A cela s’ajoute une forte activité agricole et maraîchères utilisatrices de pesticides. Face aux risques environnementaux qui pèsent sur ce système lagunaire, il est apparu comme une nécessité de mieux comprendre les mécanismes de fonctionnement de cet écosystème et de prévoir son évolution, étape préalable à sa gestion durable, intégrée et responsable. C’est la raison pour laquelle depuis une vingtaine d’année, quelques ébauches de travaux ont été déclenchées dans la bassin portant sur les aspects géochimique, érosion et pollution, (Millet, 1986; Gnandi, 2003 ; Edorhet al.,2008 ; Ahiekpor 2011 ; Avumadi 2011 ; Dangbo 2011). Certes, les résultats de ces études ne permettent pas d’établir un bilan des flux entrants et sortants du système, mais ont permis de mieux appréhender le sujet.

Carte des bassins versants

Figure 1 : Carte du bassin versant du Lac Togo

Les travaux de ce présent projet de thèse s’intéressent particulièrement aux sous bassins versants de Zio et Haho marqués par une forte activité agricole. Il s’agira pour cette étude d’estimer avec beaucoup plus de précision, les apports annuels des différentes matières dissoutes et particulaires que drainent ces rivières au lac Togo, et déterminer les mécanismes et les facteurs qui contrôlent le transport de ces flux. Le choix des rivières Zio et Haho, pour ces travaux, est motivé d’une part par leur statut en termes de source d’alimentation en eau de consommation par les villages faiblement desservis, et d’autre part par le manque d’étude fiable sur le comportement et l’origine des éléments traces et pesticides dans les trois compartiments, que sont les MES, la phase dissoute et les sédiments de ces rivières. Pour cette étude, un certain nombre de questions se posent. Quelles sont les différentes matières dissoutes et particulaires qui sont transportées par les rivières Zio et Haho ? Quels sont les flux annuels de ces matières ? Et enfin comment ces matières sont-elles transportées ? Les hypothèses émises pour ces travaux peuvent être déclinés comme tels: (i) la pollution du lac Togo par les flux des matières dissoutes et particulaires est d’origine diffuse ; (ii) la variation de ces flux de matières est lié aux conditions hydro-climatiques.

OBJECTIFS

L’objectif général est de contribuer à une meilleure connaissance de la qualité des eaux des rivières Zio et Haho dans le bassin versant du Lac Togo.

Spécifiquement, il s’agit de :

- Estimer le bilan des flux annuels des matières fluviales dissoutes et particulaires des rivières au lac

- Déterminer les mécanismes et les facteurs qui contrôlent le transport les différents éléments transportés

- Quantifier les flux sur le long terme par une approche de modélisation en réponses à différents scénarios d’évolution.

PRINCIPALES ACTIVITES ET METHODES D'ETUDE

Ce projet de recherche sur la dynamique des apports en éléments au lac Togo s’appuiera sur les étapes suivantes :

Estimation les flux annuels des matières fluviales dissoutes et particulaires au lac

- Occupation des sols dans le bassin

Dans un premier temps, le recensement de toutes les activités susceptibles de pollution dans le bassin doit être fait par des entretiens et suivi de terrain. Dans un second temps la géolocalisation de ces sites sera réalisée dans un fond de carte. Ce recensement servira à identifier les différents polluants organiques et inorganiques susceptibles de contaminés les rivières. La géolocalisation permettra d’alimenter la carte d’occupation du bassin versant du lac Togo.

- Identification des sites de prélèvement

Le but de notre travail consiste à déterminer les apports des rivières Zio et Haho au lac Togo, trois critères vont guider le choix des stations de prélèvement : (1) sélectionner des stations dotées d’un pont pour permettre l’installation des sondes afin de mesurer les débits des principaux cours d’eau ; (2) faire des prélèvements longitudinaux amont-aval des rivières; (3) enfin, s’assurer d’une bonne distribution spatiale des stations de suivi régulier, en tenant compte de l’occupation des sols. Les sites de prélèvement se présentent comme suit :

-          sur la rivière Zio, cinq (05) sites de prélèvement sont retenus : Kati ; Kpédji ; Togblékopé ; Djagblé et Amédéhoévé (embouchure du Zio au lac Togo) (figure 2);

-          sur la rivière Haho, trois (03) sites sont retenus : Gati ; Hahotoe (pont en aval de l’ancienne carrière de phosphate) et Dékpo (embouchure de Haho au Lac Togo) (figure 2);

-          sur le Lac Togo, huit (08) sites : Abobo (ABB), Kpessi (KPE), Agbografo AGB), Togoville (TOG), Ekpui (EKP), Sévatonou (STN), zone centrale 1 (ZC1) et 2 (ZC2) (figure 3).

Fréquence des prélèvements 

Compte tenu des moyens financiers limités pour cette étude, le suivi des apports des rivières au lac Togo sera réalisé au cours d’une seule année hydrologique sur les 2 rivières mais à des intervalles de temps très réguliers. Ainsi, 3 sites de suivi ont été identifiés pour des prélèvements hebdomadaires sur les rivières à raison de 2 sites pour le Zio et un site pour le Haho. Il s’agit de togblékopé et djagblé pour le Zio et à Hahotoe pour le Haho. Les prélèvements d’eau seront faits une fois par semaine à ces points de suivi. Les échantillonnages aux autres sites seront réalisés dans un intervalle de pas saison. En période de crue, la fréquence d’échantillonnage sera augmentée pour avoir un suivi à haute résolution qui devrait permettre de calculer avec précision les flux de matières mais aussi de comprendre un peu plus la dynamique des flux de matière. Dans ce cas les échantillons seront collectés au pas de temps journalier à ces 3 points de suivi.

Figure 2 : Site de prélèvement sur les rivières  Zio et Haho

 

Figure 3 : Site de prélèvement sur le lac Togo

 

 

Traitement physique et principales analyses physico-chimiques

 a) Les échantillons d’eau

 Comme décrit plus haut les prélèvements d’eau se feront aussi bien sur les rivières que le lac mais à des fréquences différentes. Les prélèvements d’eau seront effectués suivant la technique de collecte à hauteur d’une section de mesure. Elle consiste en des prises d’eau à l’aide d’une bouteille à renversement sur les différents ponts. L’eau recueillie à l’aide d’un sceau sera versée dans des bidons préalablement rincés à l’eau de la rivière. Ces bidons seront mis au frais dans une glacière sur le terrain puis dans un réfrigérateur une fois au laboratoire. Avec l’appui technique du projet MAGNIFIC, 3 sondes seront installées sur le terrain, une à Togblékopé, une à Hahotoe et une dernière à Togoville qui est considéré comme point de sortie du lac. Ces sondes nous permettront de mesurer en continue le pH et la conductivité de l’eau. Pour le reste des analyses, voici brièvement les détails comme suit.

 • Détermination des matières en suspension (MES)

C’est la méthode de filtration qui sera utilisée pour la détermination de MES présentes dans les eaux. La détermination de la charge solide sera obtenue après filtration d’un volume V (L) d’eau sur des filtres Millipore de porosité 0,45µm, porosité qui est utilisée classiquement au niveau national et international pour séparer arbitrairement les phases dissoutes des phases particulaires. Les filtres sont ensuite mis à sécher à l’étuve à 40°C. La différence entre la masse du filtre (mg) avant et après la filtration est divisée par le volume d’eau filtrée V pour donner la charge en MES de l’échantillon en mg/l.

 • Dosage des cations, anions, alcalinité, silice dissoute et ETM

Le dosage des anions (NO3-, SO4-, Cl-, PO4-), cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) et éléments traces dans l’eau sera réalisé après une filtration (sur des filtres GFF Whatman de porosité 0,7 µm) des échantillons soit sur le terrain soit au laboratoire juste au retour de terrain. Cette filtration permet de supprimer les matières en suspension et colloïdes susceptibles d’être plus concentrés en éléments que la phase dissoute. A l’échantillon destiné à l’analyse, des cations, du COD et des éléments traces métalliques (ETM), sera ajouté quelques gouttes d’acide nitrique supra-pur pour bloquer l’activité bactérienne.

Dans l’eau, l’alcalinité et la silice dissoute seront également analysées.

Le filtre qui servira au dosage de MES servira également à l’analyse du carbone organique particulaire (COP).

• Analyses des pesticides

Les échantillons d’eau seront prélevés dans des bouteilles en verre. A chaque échantillon sera ajouté du dichlorométhane (DCM) directement sur le terrain pour stopper toute activité bactérienne.

b) Les échantillons de sédiments de fond et de MES  

Les sédiments de fond seront récupérés et mis à sécher au laboratoire pendant deux à trois semaines. Une fois secs, les sédiments seront broyés puis tamisés à l’aide des tamis à Nylon (2mm, 200µm et 0,63µm) pour les analyses des ETM et tamis inox pour l’analyse des pesticides.

Les échantillons de 20l d’eau seront prélevés dans des bidons plastiques ou dans les jerricanes aux 3 points de suivi pour l’analyse de la qualité de MES. Ces échantillons seront laissé au laboratoire jusqu’à la décantation totale de toute la matière dissoute. La fraction solide décantée au fond des bidons sera transvasé dans des boites pour le séchage à 40°C. Les MES séchées recueillies subira des analyses des ETM, cations et anions majeurs.

 c) Mesures isotopiques du 13C et 15N et 18O et 2H

Sur la fraction plus fine des sédiments de fond, nous réaliserons l’analyse isotopique du 13C et 15N. Cela nous permettra de déterminer les éventuelles sources des polluants organiques. Nous réaliserons sur les échantillons d’eau l’isotopie du 18O et 2H. Le rapport du C/N nous permettra d’identifier les origines de la matière organiques.

              Calcul des flux de matières

Nombreuses sont les méthodes de calculs des flux des matières en suspension (méthodes stochastiques ou interpolées, méthodes déterministes ou extrapolées) (Mamoudou, 2008). La méthode stochastique sera utilisée pour cette étude car elle semble être adaptée à toutes les situations hydrologiques et surtout aux éléments dont les concentrations varient avec les débits (Garcia, 2007). Cette méthode utilise les relations débits-concentrations (Wailling, 1977; Balland, 1983; Dupraz, 1984; Meybeck, 1984; Probst, 1990, Bambaet al.,2004).

Ta = 86,4.10-3 ∑112 (Cm.Qm)

Ta : flux annuel en tonnes ; Cm : concentration moyenne mensuelle (mg/L) ; Qm : débit moyen mensuel (m3/s)

Détermination des mécanismes et des facteurs qui contrôlent le transport les différents éléments transportés

Une fois les différents flux de matière déterminés, le traitement des données à l'aide de techniques statistiques (Pearson de la matrice de corrélation) et analyse en composantes principales (ACP) sera réalisé. Les relations entre les flux des différents éléments, les variables hydroclimatiques, les états de surface des bassins versants et les facteurs de contrôles (MES, COP, COD…) seront analysés afin de déterminer les facteurs qui contrôlent les transferts des sols vers les eaux de surface et le transport dans le continuum fluvial, notamment en périodes de crue.

Les résultats d’analyses isotopiques du 13C et 15N des sédiments et 18O et 2H de l’eau permettront également de déterminer les sources des différentes matières dissoutes et particulaires au lac par les rivières.

Quantification des flux sur le long terme par une approche de modélisation en réponses à différents scénarios d’évolution

Le modèle SWAT (Soil and Water Assessment Tool) sera utilisé comme outil de modélisation. SWAT est un outil d’évaluation d’un bassin versant fluvial qui permet de manipuler et d'analyser de nombreuses données hydrologiques et agronomiques en vue de prédire les effets de la gestion des terres sur la ressource hydrique (Arnold et al.,1993 ; Arnold et al.,1998). Il permet également de simuler les transferts de nutriments, de sédiments et pesticides vers le réseau de drainage et vers les aquifères. Les valeurs des différents paramètres nécessaires en entrée au modèle pour effectuer les simulations dans le cas spécifique du bassin du Lac seront déterminées. Il s’agit des informations sur le climat, les propriétés et types du sol, la topographie, la végétation, l’hydrographie, les pratiques culturales, l’occupation des terres, les images numériques de terrain, la quantité moyenne de flux qui arrivent annuellement au lac etc. Les données climatiques telles que les précipitations journalières, températures (min, max, moyenne journalières), humidité relative, et vitesse du vent seront prise en compte. Des essais de simulations seront ensuite pratiqués dans le laboratoire ECOLAB à Toulouse afin de corréler le mieux possible les variables simulées avec les variables observées.

RESULTATS ATTENDUS ET BENEFICIAIRES

La mesurer des quantités des flux de matières (dissous et particulaires, organiques et minérales) qui atteignent le réseau hydrographique puis le Lac, avec la prise en compte de la variabilité due au régime hydrologique, en incluant des mesures en période de crue et en période d’étiage, permettra de dresser un portrait complet du bassin versant et de mettre en relief les problématiques majeures pour les gestionnaires des bassins versants. Les résultats permettront également d’élaborer des stratégies d’aménagement et formuler des recommandations devant permettre d’améliorer la qualité des eaux et de prévoir l’impact de ses flux sur la biodiversité du Lac Togo.

Enfin, ce projet devrait contribuer à mettre en place un Observatoire de l’Environnement pour surveiller sur le long terme la qualité des eaux, des sédiments en suspension et l’état des milieux aquatiques. En effet, les résultats de cette thèse devraient notamment permettre de définir dans un premier temps la périodicité optimale de l’échantillonnage permettant un suivi correct et régulier des variations de concentrations des différents paramètres physiques et chimiques de ces cours d’eau qui alimentent le lac Togo.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

Ahiekpor D.2011,Impact de l’occupation des sols sur l’érosion hydrique dans le bassin versant du lac Togo,Mémoire de Master, Université de Lomé, Faculté des Sciences, Lomé-Togo, 49+Annexes

Angelidis, M.,2005, exchange of pollution (trace elements) at the sediments Boundary, the mediterranean sea. Springer Berlin / Heidelberg, pp 557-565.

Avumadi A.M.2011,Impact des usages de l’eau sur le régime hydrologique des cours d’eau du bassin versant du Lac Togo,Mémoire de Master, Université de Lomé, Faculté des Sciences, Lomé-Togo, 41

Balland P.,1983. Méthodologie de quantification des flux de nutriments en rivières.In: IAHSPublication n° 141, pp 333-345.

Bamba S. B., Abé J., Affian K., Metongo B.S. &Adingra A.,2004. Transport particulaire et dissous d’un fleuve intertropical: le Bandama (Côte d’Ivoire).In :Bioterre,Revue International Science de la Vie et de la Terre,volume 4. Édition universitaire de Côte d’Ivoire, pp. 37-58.

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