Hydraulique et Morphologie pour les usagers du Fleuve Congo- (CRuHM)

La Société Royale, les Fonds pour le Renforcement des capacités (DFID) finance actuellement une initiative de recherche et de renforcement des capacités pour le bassin du fleuve Congo, intitulé: ” Hydraulique et Morphologie pour les usagers du Fleuve Congo- (CRuHM)”, pour la période allant de 2016 à 2020. Le projet est un partenariat dirigé par un consortium d’institutions de Royaume-Uni et de l’Afrique subsaharienne, dont l’Université de Bristol et l’Université de Leeds pour le Royaume-Uni; Université de Kinshasa pour la RDC; Université de Dar es-Salaam pour la Tanzanie; et l’Université de Rhodes pour l’Afrique du Sud.

CRuHM vise les objectifs ci-après :

  • Mener la recherche à grande échelle en sciences hydrauliques et géomorphologiques sur les principales voies navigables du fleuve Congo, afin de remédier au manque grave de connaissances de base et de la compréhension dans ces domaines sur le deuxième plus grand fleuve du monde, avec des avantages économiques vital à la fois sur la navigation et aménagements hydroélectriques.
  • Cartographier le changement morphologique de la voie navigable du fleuve Congo avec ses principaux affluents, ce qui est nécessaire dans l’identification des processus géomorphologiques clés au sein du fleuve. Ceci inclura des tronçons où ces processus physiques se produisent plus rapidement ou plus lentement que la moyenne, le changement morphologique saisonnier et à long-terme de berges du fleuve et ses ilots, ainsi que des possibles mécanismes d’entraînement.
  • Etablir l’hydraulique fondamentale de processus fluviaux dans le cours d’eau principal et les facteurs qui contrôlent ces processus afin de fournir une explication sur la morphologie du fleuve avec ses multiples entrelacements et constrictions tectoniques apparentes sur des bases physiques.
  • Evaluer la distribution spatiale et temporelle de particules en suspension et déterminer les principales sources de sédiments et les processus géomorphologiques qui affectent la bathymétrie et la morphologie de la rivière.
  • Identifier la connectivité hydrodynamique entre le cours d’eau principal et les plaines inondables de la Cuvette Centrale, dont la connectivité et l’hydrodynamisme sont différentes de la grande plaine inondable tropicale du fleuve Amazone.

Le cadre méthodologique conçu dans la phase de développement du projet a identifié un certain nombre d’approches, qui comprend :

  • La recherche de base à grande échelle en sciences hydrologiques, avec l’objectif de collecter un certain nombre de données fondamentales liées à l’hydraulique de rivières et la géomorphologie fluviale. Ces données concerneront les changements temporels dans la morphologie du fleuve (les berges des rivières, îlots, etc.), la bathymétrie du fleuve et la distribution de particules en suspension. Les estimations préliminaires par télédétection seront utilisées pour orienter les mesures de mêmes paramètres sur terrain (vérité de terrain), ce qui permettra une meilleure calibration et validation des méthodes de télédétection dans le but d’améliorer les données initiales de télédétection.
  • La télédétection de la bathymétrie des rivières par l’utilisation des images optiques a la facilité de de capter optiquement les eaux peu profondes (Legleiter 2013), récemment testé avec succès à Bristol. Ce serait la première application de cette méthode sur un grand fleuve comme le Congo. La méthode permettra d’identifier là où le fleuve est profond, ou peu profond, ce qui permettra d’orienter les mesures bathymétrique sur terrain. La bathymétrie du fleuve Congo est actuellement connue pour quelques endroits seulement et pourtant la connaissance cette bathymétrie est fondamentale pour la modélisation et les estimations biogéochimiques.
  • L’élaboration d’un modèle hydrodynamique qui intégrera ces nouvelles données (bathymétrie et la morphologie de la rivière) avec l’objectif d’étudier le comportement hydraulique du fleuve et de quantifier les échanges de flux d’eau entre le cours d’eau principal et les plaines inondables qui sont mal connues. Le modèle hydrodynamique sera couplé avec le modèle hydrologique actuel (de Université de Kinshasa et l’Institut de Recherche sur l’Eau) afin de quantifier les sources de sédiments et leurs flux dans le cours d’eau principal et de s’enquérir sur les possibles impacts de changements climatiques et les influences humaines avec un modèle détaillé.
  • L’utilisation des méthodes rigoureuses les plus récentes de télédétection et des mesures sur terrain pour acquérir de données de base qui n’existaient pas encore pour le fleuve Congo. Ces données seront nécessaires pour un large éventail des utilisateurs du fleuve et permettront de faire des études de base qui n’ont pas été possible auparavant en raison du manque de données. La modélisation et l’analyse de ces données permettront de répondre à un certain nombre de lacunes scientifiques dans la compréhension du fonctionnement du fleuve Congo et ses principaux affluents. L’application de ces méthodes à ce grand fleuve produira des résultats qui vont également montrer une avancée significative de ces méthodes à grande échelle.
  • La distribution spatiale et temporelle de sédiments en suspension sera dérivée à partir d’images satellites (Mertes et al 1993). L’application de cette méthode, va nécessiter les mesures de terrain pour déterminer la réflectivité du fleuve Congo, ainsi que les échantillons de sédiment afin de calibrer et valider les données de télédétection.
  • L’évaluation à grande échelle spatiale de sédiment en suspension permettra d’identifier les principales sources de sédiments et aidera à estimer le volume des sédiments en mouvement, ce qui constitue des aspects géomorphologiques clés de la rivière avec des implications sur la navigation et l’hydroélectricité.
  • Tester et appliquer le cadre méthodologique du programme d’échantillonnage de sédiments basé sur les méthodes utilisées dans le bassin de la rivière Pangani ainsi que d’autres méthodes proposées par Horowitz (2004), Morris et Fan (1998), Rooseboom (1992), Summer et al. (1992).
  • Le cadre méthodologique intègre aussi des formations sous forme de cours de courte durée, identifiés lors de la phase de préparation du projet, visant à renforcer la capacité des chercheurs dans divers sujets relatifs à la mise en œuvre du projet. Il comprend également un programme de doctorat pour renforcer la capacité des institutions partenaires en Afrique sub-saharienne.

Le programme de formation de courte durée comprend les sujets suivants :

  • Utilisation de modèles hydrodynamiques pour comprendre le comportement du cours d’eau principal du fleuve Congo: Université de Bristol ;
  • Les processus géomorphologiques, la morphologie et la bathymétrie de la rivière: Université de Kinshasa ;
    Modélisation hydrologique d’un bassin versant: Université de Rhodes ;
  • Techniques SIG et télédétection pour la calibration des relations (Q-H) et l’évaluation de sédiments : Université de Bristol ;
  • Occupation et utilisation des terres: les changements en relation avec la production de sédiments. Université de Dar es Salaam ;
  • Paramétrage des zones humides dans la cuvette centrale par l’application intensive des techniques de SIG et télédétection: Université de Bristol ;
  • Infrastructures hydrauliques pour le développement socio-économique dans le bassin du fleuve Congo: Université de Kinshasa.

La formation doctorale pour les trois universités d’Afrique Subsaharienne (Université de Dar es Salaam, Université de Kinshasa, Université de Rhodes) est organisée autour des thèmes suivants :

  • L’intégration de modèles hydrologiques et hydrodynamiques pour une meilleure compréhension et la prédictibilité des systèmes de ressources en eau du bassin du Congo (Université de Kinshasa) ;
  • La sédimentation du fleuve Congo et ses impacts sur la planification de l’hydroélectricité (Université de Dar es-Salaam) ;
  • Intégration des modèles hydrologiques à l’échelle du bassin avec des modèles hydrodynamiques détaillés pour les plaines inondables (Université de Rhodes).

Le programme de formation doctorale est organisé autour des sujets suivants :

  • Modélisation hydrologique pour une meilleure compréhension et prévisibilité des systèmes de ressources en eau dans le Bassin du Congo (Université de Kinshasa) ;
  • Sédimentation du Fleuve Congo et ses impacts sur la planification de l’hydroélectricité (Université de Dar es-Salaam) ;
    Intégration des modèles hydrologiques à l’échelle du bassin avec des modèles hydrodynamiques détaillés de la plaine inondable (Université Rhodes) ;
  • Modélisation numérique de l’hydraulique du canal divaguant complexe du Fleuve Congo et de la télédétection de sa bathymétrie (Université de Leeds).

Les impacts attendus de l’initiative CRuHM ont été identifiés comme suit :

  • Prévision améliorée des niveaux d’eau de navigation et du mouvement des sédiments ;
  • Réduction des dangers de la navigation fluviale tout en bénéficiant des avantages économiques de saisons de navigation plus sûres et plus prévisibles ;
  • Connaissance des principales sources de sédiments et des mouvements ;
  • Amélioration de la gestion du fleuve grâce au dragage ciblé et à l’évaluation des impacts environnementaux et des implications techniques des réseaux hydroélectriques ;
  • Données et modèles permettant d’évaluer les répercussions futures du changement climatique et des projets potentiels d’ingénierie fluviale.

La coordination de CRuHM est assurée par l’Université de Kinshasa, au travers de son Département de Gestion des Ressources Naturelles de la Faculté des Sciences Agronomiques. La gestion s’établit sur un principe de collaboration.