Allocation optimale de l'eau dans le bassin versant du fleuve Sénégal - Mémoire Ndèye Aïda Thiam Maîtrise en génie des eaux Maître ès sciences (M.Sc.)

Allocation optimale de l’eau dans le bassin versant du
 fleuve Sénégal

 Mémoire

 Ndèye Aïda Thiam

 Maîtrise en génie des eaux
 Maître ès sciences (M.Sc.)

 Québec, Canada

 © Ndèye Aïda Thiam, 2016

Allocation optimale de l’eau dans le bassin versant du
 fleuve Sénégal

 Mémoire

 Ndèye Aida Thiam

 Sous la direction de :

 Mr Amaury Tilmant

Résumé

Chaque état riverain du fleuve Sénégal fait face à des problèmes similaires de pénuries et de demandes
croissantes en énergie. La production énergétique de la centrale de Manantali, seul aménagement
hydroélectrique fonctionnel sur le bassin couvre moins de 18% des besoins. De même on note un
besoin pressant de maitriser les affluents majeurs du fleuve pour réduire les impacts de la sècheresse
et des fortes crues sur l’environnement et faciliter la pratique d’activité connexes telle l’irrigation et la
navigation au niveau de la vallée et du delta. La gestion des ressources en eau reste donc un enjeu
capital pour la croissance économique des états riverains du fleuve

L’objectif à long terme de l’Organisation pour la Mise en Valeur du fleuve Sénégal (OMVS) est de
renforcer l’économie de ses états membre en plaçant la gestion et la mise en valeur collective des
ressources en eau au centre de ses priorités. Il s’agit là, d’ici l’échéance fixé à 2025, d’étendre les
aménagements hydroélectriques dans le haut bassin de manière à atteindre une puissance installée de
1050 MW et d’assurer un soutien d’étiage adéquat pour le développement de l’agriculture irriguée et
de la navigation au niveau de la vallée et du delta.

Cette étude analyse les impacts de ces éventuels aménagements sur le régime hydrologique du fleuve.
Une approche analytique par scénario a été testée dans le système d’aide à la décision Water Evaluation
And Planning (WEAP). Il s’agit d’un modèle de simulation et de gestion des bassins hydrographiques
qui réalise un bilan volumique conservatif des masses d’eaux entrantes et sortantes sur l’ensemble de
la durée de la chronique des apports compte tenu des consignes de gestion et des contraintes physiques
du système. WEAP permet l’édition et l’analyse des grandeurs utiles relatives au fonctionnement des
bassins hydrographiques

Les résultats des simulations montrent que le contexte actuel d’aménagement du bassin permet de
garantir (en moyenne 8 années sur 10) une production d’énergie annuelle de 700 GWh tout en
satisfaisant les besoins en soutien des basses eaux de la vallée et du delta qui sont évalués à 1567
Mm3/an.
Toutefois l’extension des aménagements agricoles et la prise en compte de la navigation fluviale entre
Kayes et Saint-Louis aura pour conséquence d’établir une compétition entre la production d’énergie à

 iii

Manantali et le soutien d’étiage, particulièrement durant la saison des basses eaux entre décembre et
mai. Les déficits d’allocation observés varient entre 8 et 20% selon que l’état d’hydraulicité du fleuve
est humide ou sec.
Les impacts de l’aménagement du haut bassin par la mise en service des barrages de Koukoutamba,
Boureya et Gourbassi dans le scénario 3 restent importants et positifs. En effet, autre l’accroissement
de près de 410% de la production d’énergie hydroélectrique, Koukoutamba et Boureya régulent les
débits entrants à Manantali durant la saison des basses eaux, se traduisant par une augmentation du
niveau de fonctionnement du réservoir de Manantali et par conséquent une réduction de plus de 50%
des déficits de soutien des basses eaux au niveau de la vallée et du delta. Durant la saison des hautes
eaux, la réduction des volumes entrants à Manantali due au remplissage des retenues de Koukoutamba
et Boureya réduit de près de 60% les déversements de Manantali durant les années humides et de 15%
le niveau de fonctionnement de la centrale durant les années sèches consécutives.

 iv

Table des matières
Résumé ........................................................................................................................................................ iii
Table des matières....................................................................................................................................... v
Liste des tableaux ...................................................................................................................................... vii
Liste des figures........................................................................................................................................ viii
Liste des acronymes ................................................................................................................................... ix
Liste des unités ............................................................................................................................................ x
Liste des annexes........................................................................................................................................ xi
Remerciements .......................................................................................................................................... xii
Introduction ................................................................................................................................................. 1
1. Revue de littérature ............................................................................................................................. 3
 1.1. Mise en contexte .......................................................................................................................... 3
 1.2. La gestion des bassins versants: source de conflits ou de coopération ................................... 4
 1.2.1. Les conflits ........................................................................................................................... 4
 1.2.2. La coopération interétatique ............................................................................................... 7
 1.3. Les modèles hydro-économiques pour la GIRE. ...................................................................... 8
 1.3.1. L’optimisation.................................................................................................................... 10
 1.3.2. La simulation ..................................................................................................................... 11
 1.3.3. Les modèles génériques .................................................................................................... 12
2. Description de la zone d’étude ......................................................................................................... 15
 2.1. Caractéristiques physiques ....................................................................................................... 15
 2.2. Les enjeux géopolitiques .......................................................................................................... 17
 2.3. Les usages de la ressource ........................................................................................................ 20
 2.3.1. L’hydroélectricité ............................................................................................................... 20
 2.3.2. Le laminage des pics de crues à Bakel ............................................................................ 22
 2.3.3. Le soutien des basses eaux ............................................................................................... 23
3. Application de WEAP au bassin versant du fleuve Sénégal ........................................................... 27
 3.1. Description du modèle .............................................................................................................. 27
 3.2. Données de paramétrage .......................................................................................................... 30
 3.2.1. Les données hydrologiques .............................................................................................. 30

 v

3.2.2. Caractéristiques physiques des centrales ........................................................................ 32
 3.2.3. Les besoins en eau............................................................................................................. 34
 3.3. Description des scénarios ......................................................................................................... 36
4. Analyse des résultats ......................................................................................................................... 38
 4.1. Modélisation des données hydrologiques ............................................................................... 38
 4.2. La production d’énergie hydroélectrique ................................................................................ 39
 4.3. La régularisation des eaux du bassin ....................................................................................... 43
 4.4. Variation du stock des réservoirs.............................................................................................. 46
 4.5. La satisfaction du soutien d’étiage ........................................................................................... 50
 4.6. L’évaporation ............................................................................................................................. 52
5. Conclusion ......................................................................................................................................... 55
Références bibliographiques .................................................................................................................... 57
Annexes ...................................................................................................................................................... 61
Annexe A: Articles de la charte relatifs au partage des eaux du fleuve Sénégal ................................... 61
Annexe B: Reconstitution des apports hydrologiques............................................................................ 62
Annexe C: transformation des débits journaliers en débits moyens mensuels ..................................... 64
Annexe D: modèle de régression linéaire sur XlStat ............................................................................... 67
Annexe E: Débits moyens mensuels des neuf stations hydrométriques étudiées ................................ 68
Annexe F : volumes de stockage escomptés vs Volumes de stockage simulés .................................... 71

 vi

Liste des tableaux
Tableau 1: Exemples de différends relatifs au partage des eaux....................................................................... 6
Tableau 2: Priorités des États riverains par rapport aux volets du programme actuel de l’OMVS ...... 18
Tableau 3: Projets de centrales hydroélectriques sur le bassin du fleuve Sénégal ..................................... 22
Tableau 4: Évaporation moyenne mensuelle sur le tronçon Bakel-Diama .................................................. 32
Tableau 5: Prévisions d’évaporation moyenne mensuelle sur le tronçon Bakel-Diama .......................... 32
Tableau 6: Caractéristiques physiques des barrages existants et prévus à l’horizon 2040 ...................... 33
Tableau 7: Pertes par évaporation et apports pluviométriques sur le plan d’eau des réservoirs ........... 33
Tableau 8: Variation de la hauteur de chute en fonction du volume stocké dans les réservoirs ........... 34
Tableau 9: Besoins actuels en eau d’irrigation ..................................................................................................... 35
Tableau 10: besoins futurs en eau d’irrigation ...................................................................................................... 35
Tableau 11: évolution des besoins mensuels en eau d’irrigation ..................................................................... 35
Tableau 12: Estimation des besoins pour l’AEP, les mines et l’industrie .................................................... 36
Tableau 13: Analyse statistique comparative entre les débits observés et simulés aux stations
hydrométriques du bassin ........................................................................................................................................... 38
Tableau 14 : Production d’énergie annuelle simulée à Manantali .................................................................. 40
Tableau 15 : production d’énergie annuelle observée à Manantali................................................................. 41
Tableau 16: Analyse comparative de la production d’énergie annuelle observée et simulée à Manantali
.............................................................................................................................................................................................. 41
Tableau 17: Productible moyen annuel des centrales hydroélectriques ....................................................... 43
Tableau 18: Soutien des basses eaux sur le bassin du fleuve Sénégal............................................................ 52

 vii

Liste des figures
Figure 1: Débits moyens annuels de la station de Bakel 1903-1980 .................................................................. 1
Figure 2: Optimisation versus Simulation ................................................................................................................ 9
Figure 3: Structure de base de la programmation dynamique ......................................................................... 11
Figure 4: le bassin du fleuve Sénégal ....................................................................................................................... 16
Figure 5: localisation des barrages du bassin du fleuve Sénégal..................................................................... 21
Figure 6: Représentation Schématique du bassin du fleuve Sénégal ............................................................ 28
Figure 7: Distribution statistique des apports des différents affluents.......................................................... 31
Figure 8: Répartition du productible moyen mensuel des centrales – Scenario 3 ..................................... 39
Figure 9: Débits observés vs simulés à Bakel - Scenario 1 ................................................................................ 44
Figure 10: Débits simulés à Soukoutali vs Débits simulés à Bakel- Scénario 1 .......................................... 45
Figure 11: Débits simulés Bakel: Scénario 1 vs Scenario 3 ................................................................................ 46
Figure 12: Cycle de remplissage du réservoir de Manantali- Scenario 1 ....................................................... 47
Figure 13: Cycle de remplissage du réservoir de Manantali Scenario 2 ........................................................ 48
Figure 14: Courbe de la probabilité de dépassement des débits observés et simulés entrants à
Manantali .......................................................................................................................................................................... 49
Figure 15: Débits moyens naturels entrants à Manantali vs débits moyens entrants à Manantali
influencé par Koukoutamba et Boureya ................................................................................................................. 49
Figure 16: Niveau moyen de fonctionnement de Manantali seul et influencé par Koukoutamba et
Boureya ............................................................................................................................................................................. 49
Figure 17: Dynamique de l’évaporation sur le plan d’eau des réservoirs ...................................................... 53

 viii

Liste des acronymes
ACDI: Agence Canadienne de Développement International
AEP: Adduction / Alimentation en eau potable
BAD: Banque Africaine de développement
DSS: Decision Support System (Système D’aide à la Décision)
FAO: Food and Agriculture Organisation (Organisation des Nations Unies pour l’agriculture et
l’alimentation)
GIRE: Gestion Intégrée des Ressources en Eau
GWP: Global Water Partnership
IRD: Institut de Recherche pour le Développement
OMM: Organisation Météorologique Mondiale
DGPRE: Direction de la Gestion et de la Planification des Ressources en Eau du Sénégal
CGLG: Conseil des Gouverneurs des Grands Lacs
ABN: Autorité du Bassin du Niger
IBN: Initiative du Bassin du Nile
OMVS: Organisation pour la Mise en Valeur du fleuve Sénégal
PASIE:Programme d’Atténuation et de Suivi des Impacts sur l’Environnement
PGIRE:Projet de Gestion Intégrée des Ressources en Eau
POGR: Programme d’Optimisation de la Gestion des Réservoirs
SDAGE: Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux
SEI: Stockholm Environmental Institute
SOGEM: Société de Gestion De Manantali
UICN: Union International pour la conservation de la nature
UN water: The United Nations inter-agency mechanism on all freshwater
UN: United Nation (Nations Unies)
UNESCO: Organisation des Nations Unies pour l’Éducation, la Science et la Culture
WEAP: Water Evaluation and Planning

 ix

Liste des unités
GWh: Giga Watt Heure
ha: Hectare
hm3 : hectomètre cube
Km: kilomètre
Km2: kilomètre carré
Km3: kilomètre cube
m3/s: mètre cube par seconde
Mm3 : Million de mètre cube
MW: Méga Watt
TWh: Téra Watt heure

 x

Liste des annexes
Annexe A: Articles de la charte relatifs au partage des eaux du fleuve Sénégal ......................................... 61
Annexe B: Reconstitution des apports hydrologiques ....................................................................................... 62
Annexe C: transformation des débits journaliers en débits moyens mensuels ........................................... 64
Annexe D: modèle de régression linéaire sur XlStat ........................................................................................... 67
Annexe E: Débits moyens mensuels des neuf stations hydrométriques étudiées ..................................... 68
Annexe F : volumes de stockage escomptés vs Volumes de stockage simulés .......................................... 71

 xi

Remerciements

Je commence par rendre grâce à Dieu le tout miséricordieux le très miséricordieux pour m’avoir donné
la force et la volonté d’achever ce travail. Je reste convaincue qu’il est le tout puissant et l’unique
responsable de tout achèvement.
J’exprime mes sincères remerciements à Monsieur Amaury Tilmant pour avoir accepté de diriger ce
travail. Je souhaite par la présente lui exprimer toute ma gratitude pour l’encadrement et surtout la
patience qu’il a bien voulu m’accorder. Ses conseils pratiques m’ont permis de mener à terme ce travail.
Je voudrai exprimer ma reconnaissance à Diane Arjoon et Thibaut Lachaut pour leur aide combien
précieuse et spontanée, leurs conseils m’ont été d’un apport inestimable.
Mes remerciements vont aussi à l’endroit du personnel de l’OMVS. Ils m’ont permis d’accéder à leur
base d’informations et de disposer de l’ensemble des données nécessaires au paramétrage de mon
modèle.
Je ne peux finir sans remercier ma famille plus particulièrement mes parents. Si j’ai pu achever ce
travail c’est en partie grâce à vous. Bien que la vie ait été difficile durant ces deux dernières années,
vous n’avez cessé de m’encourager et de me soutenir sur tous les plans. Je ne trouve pas les mots pour
vous exprimer toute ma gratitude, je sais tout de même que j’ai beaucoup de chance de vous avoir.
Vous êtes juste des personnes exceptionnelles. Merci pour tout...
A mes trois frères bien aimés, Cheikh Ibrahima et Bachir, merci pour votre soutien et votre présence
A mon petit frère Mohamed qui a rempli ma vie de bonheur et de joie durant son court séjour sur
cette terre je lui souhaite un repos éternel.

 xii

Introduction

Le bassin versant du fleuve Sénégal dessert quatre pays qui sont le Sénégal, la Mauritanie, le Mali, et la
Guinée. Ces pays forment depuis 1972, l’Organisation pour la Mise en Valeur du Fleuve Sénégal
(OMVS) chargée de la gestion des ressources communes du bassin. Sa mise en place est liée à la
réalisation d’ouvrages communs, au partage équitable des coûts et bénéfices encourus par les projets
de développement et à la conciliation des priorités – navigation, hydroélectricité et irrigation – des
pays d’amont et d’aval (Alam et al. 2009).

Le fleuve Sénégal a connu des cycles de sècheresse très marqués durant les cinq dernières décennies.
Les constats sont une réduction de plus de 50% du module des débits à Bakel (à la confluence des
trois affluents majeurs du fleuve). Les débits moyens annuels observés à Bakel sur l’intervalle allant de
1903 à 1950 sont de 1374 m3/s, bien supérieurs à la valeur moyenne mesurée sur la période 1951-
1972, soit 840 m3/s (OMVS et OMM. 2007).
 2500
 Débits moyens annuels (m3/s)

 2000

 1500

 1000

 500

 0

 Figure 1 : Débits moyens annuels de la station de Bakel 1903-1980
 Source : OMVS et OMM. 2007
A cela s’ajoute la forte croissance démographique du bassin. Avec un taux d’accroissement annuel
avoisinant 3%1, la population qui est estimée à 12 millions d’habitants2 devrait doubler d’ici 2040. En
outre, de nouveaux projets d’aménagements agricoles et hydroélectriques devraient s’ébaucher au
cours des vingt prochaines années et accroitre par un facteur de 3, les besoins en eau à l’horizon 2040.

1
 SENEGAL HYCOS. 2007
2
 World Bank. 2006

 1

Ces changements des conditions hydrologiques et des exigences d’approvisionnement posent la
problématique de la création de systèmes de gestion efficaces et adaptés afin que ceux-ci puissent
maintenir l’équilibre perturbé et fragilisé de l’offre et de la demande. L’OMVS doit, à cet effet, s’assurer
de pouvoir faire face aux nouveaux enjeux de développement et de changements climatiques des
années à venir, pour coordonner efficacement le fonctionnement des projets d’aménagement et
proposer une vision prospective de l’évolution de la disponibilité des ressources en eau.

Des concepts et modèles hydro-économiques sont développés pour prédire le comportement réel des
systèmes hydrographiques suite à une altération des politiques de gestion. Des auteurs comme Yeh
(1985), Mays et Tung (1996), Labadie (2004), Loucks (2005) ont fait une revue exhaustive des
méthodes de modélisation couramment utilisées pour l’étude des systèmes hydriques et de leurs
aménagements. Mujumdar (2005) estime qu’une politique de gestion standard n’existe pas et que le
bon fonctionnement de tout système, réside dans la possibilité de choisir la politique d'exploitation
appropriée parmi l'ensemble des méthodes disponibles

L’objectif de cette étude est d’évaluer les impacts de la mise en place des futurs aménagements sur la
disponibilité à long terme des ressources en eau du bassin du fleuve Sénégal. A cette fin le logiciel
Water Evaluation and planning (WEAP) sera utilisé.
WEAP simule le comportement du système sur la base d’un ensemble de règles de gestion régissant
les allocations d'eau et l'exploitation des infrastructures. Il renseigne sur la performance du modèle qui
représente ici le bénéfice social et économique net généré par le système et exprimé en termes de
satisfaction des exigences en eau et de rendement énergétique.

 2

1. Revue de littérature
 1.1. Mise en contexte

Environ 40% de la population mondiale vivent dans les bassins fluviaux internationaux et 90% des
nations du monde partagent des fleuves internationaux (Sadoff et Grey, 2002). De récentes études ont
identifié un total de 279 bassins versants transfrontaliers (Bakker. 2006), 273 aquifères partagés
(Unesco. 2003) et couvrant environ 50% de la surface totale de la planète (Wolf et Yoffe. 1999). De
plus, neuf pays se partagent près de 60% des sources d’eau douces. Cette forte dépendance à cette
ressource rare serait une source potentielle des conflits observés dans diverses régions de la planète.
Au cours des cinquante dernières années, Wolf (2007) a recensé 43 conflits politiques et militaires liées
au partage des ressources en eau dont trente-sept ont donné lieu à des négociations et sept se sont
soldés en confrontations armées.
Le contexte actuel des changements climatiques, d’évolution des modes de consommation et
d’accroissement démographique pose la problématique de la gestion et du partage efficace des
ressources en eau. Certains bassins versants internationaux font face à des pénuries d’eau tandis que
d’autres souffrent de la pollution.
D’importantes études (voir Wolf et al. 1999, 2001, 2003, 2007; Turton. 2000, Dinar et al. 2005) ont
été effectuées pour identifier les facteurs pouvant causer, prévenir, voire même solutionner les
problèmes de gestion des ressources hydriques. Il a été constaté que le principal problème de gestion
des bassins versants partagés est l’absence de mécanisme d’allocation universellement accepté (Wolf.
1999). En effet une politique d’allocation n’est acceptée que si celle-ci est perçue comme «juste et
raisonnable» par l’ensemble de parties prenantes.
La création d’organismes de dialogue et la ratification de conventions internationales ont toutefois
contribué à réglementer le partage des ressources dans les bassins internationaux.
On peut citer les exemples de la création de l’Initiative du Bassin du Nile (IBN) en 1999, de la mise
en place de l’Autorité du Bassin du Niger (ABN) en 1980, de la formation du Conseil des Gouverneurs
des Grands Lacs (CGLG) en 1983, de la ratification de la déclaration de Stockholm sur
l’environnement en 1972, de l’adoption de la charte des eaux du Niger en 2012.
D’un autre coté l’usage des méthodes de calcul analytiques, qui tiennent compte de l’ensemble des
données et contraintes physiques des systèmes, sont depuis quelques années adoptés lors des
processus de prise de décision complexes et de résolution de conflits.

 3

1.2. La gestion des bassins versants: source de conflits ou de coopération

La banque mondiale (2003) définit la Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) comme la
perspective qui garantit que les dimensions sociales, économiques, environnementales et techniques
sont prises en compte dans la gestion et le développement des ressources en eau.
Selon Global Water Partnership (2000), la GIRE est un processus qui favorise le développement et la
gestion coordonnée de l’eau, des terres et des ressources connexes en vue de maximiser de manière
équitable, le bien-être économique et social sans pour autant compromettre la pérennité des
écosystèmes. En tout état de cause, l’eau doit être gérée pour de multiples objectifs et ceci doit prendre
en compte l’ensemble des intérêts des usagers. Il n'est toutefois pas facile de s'entendre sur la meilleure
façon de le faire car tout ce qui est proposé peut provoquer des conflits (Loucks et al. 2005).

 1.2.1. Les conflits
Plusieurs auteurs se sont penchés sur la question des conflits liés au partage des eaux dans les bassins
versants transfrontaliers (Wolf et al. 1999, 2003, 2007; Sadoff et Grey 2002; Bernauer. 2002). Ils ont
pour la plupart confirmé que la rareté physique des ressources, l’évolution des modes de
consommation et l’iniquité de la distribution des ressources seraient les principales causes de
dissensions entre les états riverains.
À la racine de beaucoup de tensions et disputes autour de l’eau, on trouve souvent deux séries de
facteurs (Voir Tableau 1): (a) un changement rapide et profond des conditions physiques du cours
d’eau, par exemple la construction de barrages, la déviation d’une partie des ressources ou
l’aménagement de périmètres irrigués comme ce fut le cas du bassin du Mekong en 1994; (b)
l’incapacité des institutions existantes à absorber et gérer de façon efficace lesdits changements, par
exemple à travers la mise en place d’organismes de bassin ou la ratification d’accords de coopération
(Wolf. 2001).
Kemper (2001), a évoqué la question de la définition des droits d’utilisation. En effet, l’absence de
permis formels d’utilisation de la ressource par les nations et l’inadaptation des plans de suivi en place
peut altérer les droits coutumiers des usagers et favoriser les usagers souverains (Wolf et al. 2005);
dans ce contexte, les doctrines de «souveraineté absolue, d’intégrité absolue ou de première
approbation», qui donnent aux usagers la liberté d’utiliser l’eau disponible sur leur territoire, peuvent
être revendiquées par certains états riverains. Ces doctrines excluant toute possibilité de gestion
commune peuvent favoriser une utilisation inefficace de la ressource dans le sens où les usagers n’ont
aucune garantie qu’économiser la ressource aujourd’hui leur permettrait d’en disposer ultérieurement

 4

(Kemper. 2001). Les bassins du Tigre et de l’Euphrate incarnent parfaitement les résistances des États
à adopter la coopération pour la gestion concertée des ressources parce qu’elle induit à une nécessaire
renonciation d’une parcelle de souveraineté de la Turquie qui refuse catégoriquement de reconnaitre
le caractère international des deux fleuves.
Bernauer (2002) a soulevé les problèmes d’externalités négatives induites par l’usage des ressources:
c’est-à-dire lorsque les effets externes du développement de l’eau sur une partie du bassin se font sentir
sur d’autres parties, dans une région éloignée sur le plan géographique, alors que la réciproque ne se
produit pas

Parvenir à une gestion durable et pacifique de plus de 500 cours d'eau internationaux, dans diverses
parties du monde, sera l'un des défis majeurs dans l'avenir immédiat et à long terme. L’équité est de
manière générale considérée comme la clé de répartition des ressources en eau (Wolf. 1999). Toutefois
d’autres facteurs (social économique, politique, climatique géographique et culturel) auront une
influence considérable sur la mise en place des politiques de gestion des bassins transfrontaliers.

Lasserre (2013) soutient que l’eau n’est souvent qu’une des dimensions des litiges qui opposent les
états. Elle est souvent mêlée à d’autres questions stratégiques et géopolitiques qui entravent leurs
relations. En d'autres termes, un conflit autour de l’eau n'est presque jamais isolé d’une ossature
enveloppée par d’autres dissensions. Dans le plus souvent des cas, les conflits pour l’eau viennent se
greffer à d’autres questions sociales, ethniques, religieuses ou politiques. Dans d’autres cas,
l’importance des autres conflits aura un impact considérable sur les rivalités autour de la ressource
(Tamas. 2003).
Sur le Fleuve Nil par exemple, l’Égypte se situe au cœur des multiples tensions: ce pays est sans doute
le seul parmi les États riverains du Nil à bénéficier d’un certain nombre d’atouts qui font défaut aux
autres pays riverains à savoir la relative stabilité politique interne, la croissance économique, l’expertise
en matière de gestion efficiente des ressources hydriques et aussi une armée qui surclasse celles des
autres pays en compétition. Pour des raisons historiques, ce pays a toujours exploité la plus grosse
partie du débit du fleuve. Le caractère particulièrement sensible de la question du Nil pour les
Égyptiens s’explique à la fois par des raisons historiques et symboliques fortes et par des besoins tout
aussi réels. L’Égypte refuse catégoriquement toute perspective de voir remettre en cause sa part des
eaux du Nil et laisse régulièrement entendre qu’elle est prête à envisager des actions militaires pour
faire respecter ce qu’elle estime comme ses droits.

 5

Lasserre et Brun (2007) considèrent que la notion de gestion des ressources à l’échelle des bassins
 versants, qui semble aujourd’hui faire l’unanimité, n’implique pas pour autant qu’il soit inconcevable
 de faire preuve d’imagination dans les négociations. Il est donc du rôle des états riverains, qui sont
 différents d’un point de vue économique, culturel ou social, qui ne bénéficient certes pas des mêmes
 avantages comparatifs, de négocier une entente d’exploitation du bassin pour lequel ils ont un intérêt
 commun (Savenije et Zaag. 2000).
Location Principale Observations
 raison
La Kavery Quantité Le différend sur ce fleuve est né de la répartition de l'eau entre l'état du Tamil Nadu, situé en aval, qui
 utilisait les eaux du fleuve pour l'irrigation, et du Karnataka, en amont, qui désirait étendre l'agriculture
 irriguée. Les parties n'ont pas accepté la décision judiciaire du différend, ce qui a entrainé de la violence et
 des morts tout au long du fleuve
Bassin de Quantité Dans le bassin de l'Okavango, les revendications du Botswana afin de maintenir le delta et son industrie
L’Okavango lucrative d'écotourisme sont source d'un litige avec la Namibie située en amont, qui désire prélever de l'eau
 traversant le couloir de Caprivi, afin de fournir sa capitale en eau
Bassin du Quantité A la suite de la construction par la Thaïlande du barrage de Pak Mun, plus de 25 000 personnes ont souffert
Mékong de restrictions draconiennes dans les pêcheries situées en amont, associées à d'autres problèmes de moyens
 d'existence. Les communautés laisées se battent pour obtenir des indemnités depuis la fin de la construction
 du barrage en 1994
Le fleuve Qualité et Des barrages dans la partie sud-africaine du fleuve Incomati on réduit le débit de l'eau douce et accru la
Incomati Quantité salinité de son estuaire, au Mozambique. Cela a altéré l'écosystème de l'estuaire et fait disparaitre la
 végétation et les animaux ne tolérant pas le sel, éléments importants pour la subsistance des populations
Le Rhin Quantité Le port de Rotterdam était obligé de draguer fréquemment les fonds afin d'éliminer la vase déposée par le
 fleuve. L'opération était extrêmement couteuse et provoquait des controverses sur l'indemnisation et la
 responsabilité des différents utilisateurs du fleuve. Alors que, dans ce cas, les négociations ont abouti à une
 solution pacifique, dans des régions ne bénéficiant pas de pareils dispositifs de solution des différends, les
 problèmes d'envasement ont pu entrainer des litiges entre utilisateurs de l'amont et de l'aval, comme dans le
 bassin du Lempa en Amérique centrale
Syr Daria Calendrier Les relations entre le Kazakhstan, le Kirghizstan et l'Ouzbékistan, riverains du Syr Darya, grand affluent de
 la mer d'Aral en voie de disparition, illustrent les problèmes dus au calendrier du débit de l'eau. Du temps
 de l'Union soviétique, le gouvernement central régulait l'utilisation d'hydroélectricité pour le chauffage en
 hiver par le Kirghizstan, situé en amont, afin de répondre également aux besoins d'irrigation au printemps
 et en été de l'Ouzbékistan et du Kazakhstan situés en aval. Aujourd'hui, les partenaires violent de temps en
 temps les accords qui remplacent le débit d'amont par d'autres sources de chauffage (gaz naturel, charbon et
 fioul) contre une irrigation en aval.
 Tableau 1: Exemples de différends relatifs au partage des eaux
 Source: planète Science, Vol. 11, No. 1, 2013 P4

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1.2.2. La coopération interétatique
Les travaux effectués par les chercheurs de l’Université d’État de l’Oregon sur les conflits et la
coopération dans les bassins fluviaux internationaux montrent que jusqu’ici les relations entre pays
riverains d’un fleuve international peuvent être tendues, des disputes et conflits peuvent survenir, mais
que de façon générale ces pays arrivent presque toujours à trouver une formule de coopération plutôt
qu’à opter pour la confrontation ouverte (Wolf, 2001; Postel et Wolf, 2001; Turton, 2000; Wolf et al
2003 cité par Niasse 2004). Les études réalisées par l’UNESCO et Green Cross International (2002)
permettent de s’accorder sur le fait que les eaux partagées offrent plus d’opportunités de coopération
que de conflits. Les États coopèrent quand il est dans leurs intérêts ou qu’on est dans un contexte de
rareté de la ressource dans lequel les pays sont incapables de résoudre leurs problèmes de manière
unilatérale et peuvent tirer profit de la coopération et de la coordination des usages de la ressource.
Aussi les états optent pour la coopération si les solutions proposées, pour le partage des ressources et
des bénéfices, sont perçues comme «justes et raisonnables» par toutes les parties prenantes (Dinar et
al. 2005).

Un résultat distinctif est que la création d’institutions de dialogue et l’établissement d’accords de
partage réduit considérablement les risques de tension. Le rôle de ces ententes internationales est de
concilier les intérêts des pays riverains. Les principaux succès de ces ententes reposent sur le fait
qu’elles sont fondées sur une approche participative incluant les décideurs, les planificateurs et usagers
à tous les niveaux. Ils deviennent dès lors des moyens de transformer les conflits potentiels en une
coopération constructive et de changer ce qui est souvent perçu comme une situation à somme nulle
dans laquelle une prise de parti de l’un entraine la perte de l'autre en un jeu à somme positif dans lequel
aucune partie ne subit de perte (Postel, 1992).

De la conférence internationale sur l’eau et l’environnement qui s’est tenu à Dublin en 1992 ont été
émis la déclaration de Dublin et le rapport de la conférence sur l’eau et l’environnement. Les principes
et recommandations de cette conférence ont été incorporés dans tous les rapports ultérieurs. Dans les
Principes de Dublin adoptés, la communauté internationale a affirmé, au plus haut niveau politique,
que l’eau fait partie intégrante des écosystèmes et qu’il s’agit d’un bien économique et social dont la
quantité et la qualité devraient déterminer la nature de l’utilisation que l’on en fait. De même, il a été
constaté qu’une: « action concertée est nécessaire pour inverser les tendances actuelles de la
surconsommation, de la pollution et de l'augmentation des menaces de sècheresse et d’inondations »

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(UN. 1992). La privatisation de l'eau et des services connexes et le contrôle monopolistique des droits
d'eau constitueraient ainsi une barrière aux usages non contrôlés et par conséquent, une exigence
d'utilisation efficace et bénéfique des ressources basée sur le principe universel du droit de l'eau - à la
fois aux niveaux national et international (GWP. 1999).

La Convention des Nations Unies sur les cours d’eau Internationaux (1997) est un autre exemple
d’instrument conçu pour régir les relations entre les États partageant un même bassin versant. Elle
définit les normes, les obligations et les procédures essentielles de prévention des différends et
d’incitation à la coopération pour le développement et la conservation des cours d’eau et de leurs
écosystèmes (Loures et al. 2009). Le texte de cette convention gravite autour de trois principes de base
(Lasserre et Brun. 2007) :
  Article 5. 1: « Les États du cours d'eau utilisent, sur leurs territoires respectifs, le cours d'eau
 international de manière équitable et raisonnable »
  Article 7. 1: « Lorsqu'ils utilisent un cours d'eau international sur leur territoire, les États du
 cours d'eau prennent toutes les mesures appropriées pour ne pas causer de dommages
 significatifs aux autres États du cours d'eau »
  Article 8. 1: « Les États du cours d'eau coopèrent sur la base de l'égalité souveraine, de
 l'intégrité territoriale, de l'avantage mutuel et de la bonne foi en vue de parvenir à l'utilisation
 optimale et à la protection adéquate du cours d'eau international ».

 1.3. Les modèles hydro-économiques pour la GIRE.

La pression croissante exercée sur les ressources en eau durant les dernières décennies, la multiplicité
des usages de la ressource, l’accroissement de la population et les changements climatiques ont des
impacts directs et indirects sur la disponibilité des ressources en eau.
L’un des objectifs de l’analyse hydro-économique est d’intégrer ces considérations dans un outil
pratique et robuste de manière à «simuler» des phénomènes observés ou des scénarios de planification,
pour prévoir et proposer des méthodes d’adaptation. Les concepts et modèles hydro-économiques
aident à la gestion globale, présente et future des systèmes hydrographiques, particulièrement en ce
qui concerne les modalités d'évaluation et de partage des bénéfices (physiques, social économiques
environnemental), d’adoption de mesures économiquement efficaces, et de résolution des conflits lors

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des processus de négociation etc. (Loucks et al. 2005). Ils permettent d’élargir la gamme de politiques
alternatives de gestion et d’apporter de l’information claire et compréhensible par toutes les parties
prenantes.
Le choix d’un modèle dépendra essentiellement des paramètres à analyser, de la capacité d’analyse des
modèles alternatifs et des attentes et préférences de l’analyste (Veluda et Mujumdar. 2005).
Concernant les problèmes de répartition des ressources en eau le choix du modèle est souvent basé
sur trois principaux critères:
  La priorité de satisfaction des usages: cette méthode d’allocation assigne une priorité ou
 un poids à chaque usage dans l’optique de satisfaire les demandes ayant une priorité plus élevée
  Le rendement Marginal: cette méthode de répartition se base sur les coûts et bénéfices
 générés par les différentes utilisations de la ressource. Dans ce cas le gestionnaire peut choisir
 de prioriser les usages générant un revenu marginal
  Multiobjectifs ou multicritères: lorsque la même priorité est accordée aux différentes
 demandes ou que les usages génèrent les mêmes bénéfices, dans un contexte où le système
 présente des usages conflictuels, il devient nécessaire d’établir des arbitrages ou compromis
 entre les utilisations
Les méthodes de modélisation se distinguent essentiellement par l’optimisation et la simulation.

 Simulation
 ● Exploratoire
 System design and operating policy ● Plus détaillé
 ● Descriptive
 ● Qu'adviendra t-il si ?
 System inputs Water ressources system System outputs

 Optimization ● Plus efficient
 System design and operating policy ● Moins détaillé
 ● Prescriptif
 ● Quelle est la solution
 optimale ?
 System inputs Water ressources system System outputs

 Figure 2: Optimisation versus Simulation
 Source: Water Resources systems planning and management (Loucks et al. 2005)

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Un avantage distinct des modèles d'optimisation par rapport aux modèles de simulation est leur
capacité à proposer des politiques de gestion.

 1.3.1. L’optimisation
C’est un processus de prise de décision à plusieurs étapes. Elle donne la solution au plus haut niveau
de performance du système (solution optimale) répondant à toutes les contraintes, tout en maximisant
ou minimisant un ou des objectifs. Le modèle décrit, en termes mathématiques, le système à analyser
et les conditions à satisfaire (Loucks et al. 2005).
Les modèles d’optimisation sont de plus en plus utilisés pour définir la stratégie d’allocation optimale
lorsqu’on fait face à plusieurs objectifs souvent conflictuels (voir Quentin et al. 2010; Labadie 2004;
Tilmant et al. 2007, 2010; Wang et al. 2005, 2007;). L’identification de ces objectifs est souvent la tâche
la plus difficile. De plus ils peuvent rarement être pleinement satisfaits en raison de la présence de
diverses contraintes, qui peuvent être de nature physique, juridique ou financier (Tilmant et al. 2007)
L’optimisation est statique lorsque les variables à étudier n’évoluent pas au cours du temps. Par contre
l’optimisation dynamique prend en compte des variables qui caractérisent des phénomènes étudiés sur
plusieurs périodes.
Des langages de programmations générales comme Matlab, GAMS, Maple, AMPL peuvent simplifier
la formulation du problème. L’utilisateur doit toutefois spécifier l’équation de la fonction objective, les
contraintes, les détails des différentes composantes physiques du système ainsi que les relations
existantes entre ces composantes. Ces méthodes sont bien adaptées pour des applications simples mais
difficiles et fastidieuses à utiliser pour des situations plus complexes (Würbs, 1994).

Parmi les méthodes d’optimisation les plus couramment utilisées pour la modélisation des bassins
versants on peut citer: la programmation linéaire (LP), la programmation dynamique (DP), la
programmation linéaire stochastique (SLP), la programmation dynamique stochastique primale et
duale (SDP et SDDP), les algorithmes évolutifs et les réseaux neurones. Loucks et al (2005), et Veluda
et Mujumdar (2005) ont fait une revue exhaustive l’ensemble de ces méthodes.

La popularité de la programmation linéaire réside dans sa souplesse à intégrer plusieurs paramètres et
variables, sa facilité à converger vers un optimum global et son large choix de logiciels de calculs des
algorithmes (Excel, LINDO, LINGO, CPLEX, GAMS etc.).

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La programmation dynamique stochastique (SDP) convient bien à l’étude du fonctionnement des
réservoirs hydroélectriques. Cette méthode permet d’intégrer les caractères linéaire, non linéaire et
stochastique (les états) qui varient au cours du temps (les étapes) et qui définissent un grand nombre
de systèmes hydrographiques, dans la formulation du problème (Yeh. 1985). Elle est applicable aux
problèmes respectant les conditions d’optimalité de Bellman: une sous-trajectoire d’une trajectoire optimale est
elle-même optimale pour la fonction objective restreinte aux trajectoires ayant pour origine celle de cette sous-trajectoire.
La programmation dynamique se base sur une approche ascendante c’est-à-dire que le calcul débute
par la résolution des plus simples sous-problèmes pour remonter vers les sous-problèmes plus
complexes. De cette façon, les problèmes vastes et complexes peuvent être résolus de manière
récursive en combinant les solutions des sous-problèmes pour obtenir la solution du problème dans
son ensemble.

 Figure 3: Structure de base de la programmation dynamique
 Source: Water Resources systems planning and management (Loucks. 2005)

 1.3.2.  La simulation
La simulation est un processus itératif permettant la reproduction d'un phénomène physique basé sur
un modèle mathématique. Bien qu’étant jugé moins efficace que l’optimisation dans le sens où elle ne
fournit pas de solution optimale, les résultats des simulations sont beaucoup plus descriptifs et plus
simples à interpréter. Si un modèle de simulation peut être développé pour représenter un prototype
de système, il peut donner un aperçu réel sur la façon dont le système peut se comporter au fil du
temps sous diverses conditions (Jain et al. 2003).
Les modèles de simulation ne sont pas limités par la plupart des hypothèses intégrées aux modèles
d'optimisation. Par exemple, les intrants des modèles de simulation peuvent inclure des séries
chronologiques beaucoup plus longues tout en tenant compte d’autres facteurs économiques et