Integrated Morphometric and Pedological Approach for Mapping Groundwater Availability Potential of Urban Watersheds: Case Study of the Former Municipality of Ratoma (Guinea)
Abstract
To address water supply challenges in urban zones, this study proposes an integrated approach to characterize the water availability potential of the watersheds in the municipality of Ratoma in Guinea. This work combines remote sensing, Geographic Information Systems, pedology, and multivariate statistical analysis. Based on the DTM, 38 watersheds were characterized based on 23 morphometric parameters. Principal Component Analysis explained 72,92% of the total variance across three axes: size and drainage (39,86%), relief energy (18,79%), and the shape and compactness axis (14,28%). Hierarchical ascending classification identified two functional groups: small basins (0,16-1,67 km²) with rapid hydrological response, and larger basins (1,76-7 km²) with slower dynamics. Simultaneously, pedological analysis identified nine soil units, dominated by skeletal formations (75%) with rapid drainage. Soil granulometric analysis revealed textural variability that can influence infiltration. Coarse soils have high infiltration capacity but low water retention, while fine soils display temporary hydromorphism. Combining the results allowed for the spatial identification of areas with high water potential (hydromorphic soils) and transit areas (skeletal soils). Nevertheless, the hydrological responses remain hypothetical and do not allow for the establishment of predictive capacities for flow rates or recharge. Therefore, hydrogeological investigations remain necessary to refine the methodological approach used in order to produce a decision-making tool for the sustainable management and planning of water resources, facilitating the choice of drilling sites.
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References
2. Ahmad Badruzzaman, P. W. (2025). Satellite imagery pre-processing and feature extraction for the mapping of coastal ecosystems using Google Earth Engine: A workflow for practitioners. MethodsX, 15, 103516. doi:10.1016/j.mex.2025.103516
3. Ameur N., e. S. (2020). Utilisation d’un SIG pour l’évaluation des caractéristiques morphométriques d’un sous—bassin versant et leurs influences sur l’écoulement des eaux : Sous-bassin versant d’Oued Bou saâda-Algérie. Mémoire de Master, Université Mohamed Boudiaf–M’sila.
4. Askari Mohammed, T. T. (2008). Caractéristiques d'infiltration des sols tropicaux basées sur les données de rétention d'eau. Journal de la société Japonaise d'hydrologie et de ressources en eau, 21(3), 215-227. doi:10.3178/jjshwr.21.215
5. Baba-Hamed K., B. A. (2016). Caractérisation d’un bassin versant par analyse statistique des paramètres morphométriques : Cas du bassin versant de la Tafra (Nord-ouest Algerien). Géo-Eco-Trop(40 (4)), 277–286. Retrieved from http://www.geoecotrop.be
6. Bentekhici N. (2006). Utilisation d’un SIG pour l’évaluation des caractéristiques physiques d’un bassin versant et leurs influences sur l’écoulement des eaux (bassin versant d’Oued El Maleh, Nord-Ouest d’Algérie). Conférence francophone ESRI.
7. Benzougagh, B. D. (2019). Apport des SIG et télédétection pour l’évaluation des caractéristiques physiques du bassin versant d’Oued Inaouene (Nord-est Maroc) et leurs utilités dans le domaine de la gestion des risques naturels. American Journal of Innovative Research & Applied Sciences. Retrieved from Iwww.american-jiras.com
8. Boothroyd, R. J. (2023). National-scale geodatabase of catchment characteristics in the Philippines for river management applications. PLOS ONE, 18(3). doi:10.1371/journal.pone.0281933
9. Bouroche J M & Saporta G. (1980). L'analyse des données (4ème ed.). Paris: Collection Que sais-je?
10. BRGM & ANTEA. (2014). Assistance technique pour l’évaluation et la cartographie de l’aléa inondations en Polynésie française . Orléan: Bureau de Recherches Géologiques et Minières.
11. Busico Gianluigi, C. N. (2020). Evaluating SWAT model performance, considering different soils data input, to quantify actual and future runoff susceptibility in a highly urbanized basin. Journal of Environmental Management, 110-625. doi:10.1016/j.jenvman.2020.110625
12. Centre et Réseau des technologies climatiques (CTCN). (2017). Étude prospective des impacts du changement climatique sur la région urbaine de Conakry en vue d’une planification climato-compatible. Conakry.
13. Chapuis Robert P. & Aubertin Michel. (2003). Predicting the coefficient of permeability of soils using the Kozeny-Carman equation. École polytechnique de Montréal Montréal. Retrieved from https://www.academia.edu/download/80339256/rt2003-03.pdf
14. Chirala U, K. N. (2012). Correlation of geomorphometric parameters for the hydrological characterization of Meghadrigedda watershed, Visakhapatnam, India – a GIS approach. International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), 4(07). doi:3169-3183
15. Cloutier V, L. R. (2008). Multivariate statistical analysis of geochemical data as indicative of the hydrogeochemical evolution of groundwater in a sedimentary rock aquifer system. J. Hydrol. doi:353: 294-313
16. Cyrus Omwoyo Ongaga, M. M. (2024). Urbanization and hydrological dynamics: a 22-year assessment of impervious surface changes and runoff in an urban watershed. Frontiers in Water, 6. doi:10.3389/frwa.2024.1455763
17. D2487-17, A. (2025). Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). American Society for Testing and Materials (ASTM). doi:store.astm.org
18. Dahiphale Pravin, K. S. (2024). Morphometric and Principal Component Analysis Based Approaches for Prioritization of Rupnagar Watershed of Punjab, India. Journal of Agricultural Engineering (India), 61(2), 202-218. doi:10.52151/jae2024612.1837
19. Desbordes Michel. (1989). Principales causes d'aggravation des dommages d'inondations par ruissellement superficiel en milieu urbanisé. Bulletin Hydrologie Urbaine de la S.H.F(4), 2 à 10.
20. Diop Baye Oumar, G. I. (2018). Grain Size Influence on the Compaction Aptitude and the Bearing Strength of the Gravel Lateritic Soils. Geomaterials, 08(04). doi:10.4236/gm.2018.84005
21. Douha Akkari. (2024). Étude de la corrélation entre les précipitations, le débit fluvial et les paramètres morphométriques dans le bassin versant d'El Bared, Liban Nord à l’aide du SIG. VertigO - la revue électronique en sciences de l'environnement. doi:10.4000/12mlb
22. Dzoualou Sorel Dzaba, A. L.-K. (2024). Caractérisation géotechnique, minéralogique, pétrographique et microstructurale de deux graviers latéritiques du Congo. Journal saoudien de génie civil (SJCE), 8(9), 200-212. doi: DOI : https://doi.org/10.36348/sjce.2024.v08i09.002
23. Echeverri-Díaz Jamilton, C.-H. Ó.-A.-H. (2022). Sensitivity of Empirical Equation Parameters for the Calculation of Time of Concentration in Urbanized Watersheds. Water, 14(18). doi:10.3390/w14182847
24. Eléonore Beckers, M. P. (2016). Characterization of stony soils' hydraulic conductivity using laboratory and numerical experiments. SOIL, 2(3), 421-431. doi:10.5194/soil-2-421-2016
25. Faidance Mashauri, M. M. (2023). Utilisation du système d’information géographique et modèle numérique de terrain dans l’analyse des caractéristiques hydro-morphométriques des sous-bassins versants de la rivière Tshopo, République démocratique du Congo. Revue Internationale de Géomatique, 13 - 18. doi:10.32604/rig.2023.044899
26. Faideance Mashauri, M. M. (2023). Influence des paramètres hydro-morphométriques sur l’écoulement des eaux des sous-bassins versants de la Tshopo, République démocratique du Congo. Revue Internationale de Geomatique, 32, 79-98. doi:10.32604/RIG.2023.044124
27. FAO. (2016). Guidelines for soil description (4th edition). Rome: FAO — Food and Agriculture Organization of the United Nations.
28. FAO. (2023). Building Resilience into Watersheds - A Sourcebook. Rome. doi:https://doi.org/10.4060/cc3258en
29. Faure Paul, V. B. (1998). Some factors affecting regional differentiation of the soils in the Republic of Benin (West Africa). CATENA, 32(3-4), 281-306. doi:10.1016/S0341-8162(98)00038-1
30. Faye Cheikh. (2014). Méthode d’analyse statistique de données morphométriques corrélation de paramètres morphométriques et influence sur l’écoulement des sous-bassins du fleuve Sénégal. Cinq Continents, 4(10 ), 80-108.
31. Francisco José Del Toro-Guerrero, E. R.-G. (2018). Variations in Soil Water Content, Infiltration and Potential Recharge at Three Sites in a Mediterranean Mountainous Region of Baja California, Mexico. water, 10(12), 1844. doi:10.3390/w10121844
32. Gaston C. (1942). Dans la cendre du temps.
33. Gaucherel C. (2003). " Pertinence de la notion d'indicateur pour la caractérisation du bassin versant". Espace Géographique(3), 265‐281.
34. Gilbert Saporta, N. N. (2003). Analyse en composantes principales. HAL open science, 19-42. Retrieved from https://cnam.hal.science/hal-02507732
35. Güler, C. T. (2002). Evaluation of graphical and multivariate statistical methods for classification of water chemistry data. Hydrogeology Journal(10), 455–474.
36. Hector Basile, C. J.-M. (2018). Hydrological functioning of western African inland valleys explored with a critical zone model. Hydrology and Earth System Sciences, 22(11), 5867-5888. doi:10.5194/hess-22-5867-2018
37. Henson Robin K., C. R. (2001). Reporting Practice and Use of Exploratory Factor Analysis in Educational Research Journals.
38. Horton R. E. (1932). Erosional development of streams and their drainage basins: Hydrophysical approach to quantitative morphology. Bulletin of the Geological Society of America, 56(3), 275-370. doi:10.1130/0016-7606(1945)56[275:EDOSAT]2.0.CO;2
39. Horton Robert E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins: Hydrophysical approach to quantitative morphology. (G. S. (GSA), Ed.) Bulletin of the Geological Society of America, 56(3), 275 – 370. Doi:https://doi.org/10.1130/0016-7606(1945)56%5B275:EDOSAT%5D2.0.CO;2
40. Kadéba Abel, T. S. (2020). État et propriétés des sols sous quelques espèces ligneuses des glacis dégradés du nord du Burkina Faso. Journal d'agriculture expérimentale internationale, 42(11), 10-22. doi:10.9734/jeai/2020/v42i1130617
41. Kirsten Hennrich, M. J. (2004). A hillslope hydrology approach for catchment-scale slope stability analysis. Earth Surface Processes and
42. Kouassi Amani Michel. (2021). Characterization of a potential modification of the rainfall-runoff relationship in West Africa: the case of the N'zi (Bandama) watershed in Côte d'Ivoire, Doctoral Thesis, University of Cocody-Abidjan, Côte d'Ivoire. Physio-Géo. Géographie physique et environnement, 4. doi:10.4000/physio-geo.1163
43. Lakraa, S. (2022). Contribution à l’étude hydrologique du bassin versant d’Ain Smen, Fès . Université Sidi Mohamed Ben Abdellah de Fes, Maroc.
44. Le Xuan Kham. (2008). Variability of hydrological processes involved in the mechanism of flood generation in rapidly kinetic basins. Toulouse: Institut National Polytechnique Toulouse. Retrieved from https://hal.science/tel-04485515v1
45. Léréyaha Coulibaly, O. M. (2025). Hydromorphological and Morphometric Analysis of the Comoé River Basin (Côte d’Ivoire): Implications for Runoff and Erosion Processes. GSC Advanced Research and Reviews, 25(1), 216-234. Doi:10.30574/gscarr.2025.25.1.0312
46. López-Pérez Adolfo, &. F.-R. (2021). Watershed prioritization using morphometric analysis and vegetation index: a case study of Huehuetan river sub-basin, Mexico. Arabian Journal of Geosciences, 14(18), 18-52. doi:10.1007/s12517-021-08212-x
47. Manning Robert. (1891). On the flow of water in open channels and pipes. (I. o. Ireland, Ed.) Transactions of the Institution of Civil Engineers of Ireland, 20(2), 161–207.
48. Michel Lang, É. S. (2015). L'eau à découvert. (A. E. al., Ed.) Paris: CNRS Éditions. doi:2025-12-10 14:31:40
49. Mutsa C. Masiyandima, N. v. (2025). The hydrology of inland valleys in the sub-humid zone of West Africa: Rainfall-runoff processes in the M'b?? experimental watershed . ResearchGate, 17(6), 1213 - 1225. doi:10.1002/hyp.1191
50. Oyediran GO & Wakatsuki, T. (2015). Hydromorphic soils of two inland valley swamps in the rain forest zone of Nigeria. I some physical and chemical Properties. Retrieved from
https://agris.fao.org/search/en/providers/125705/records/68b6dc9268d9e6806700ab3e?utm_source=chatgpt.com
51. Pearson Karl. (1901). On lines and planes of closest fit to systems of points in space. Philosophical Magazine, 2(11).
52. Polidori L. (1997). " Cartographie Radar " . Taylor & Francis,.
53. Pulido-Bosch A., C. J. (1999). Application of Principal Components analyse to the study of CO2 – rich thermaineral waters in the aqufère system of alto Guadalentin (spain). J. Hydrologie(46). doi:929-942
54. Sarita Gajbhiye Meshram, S. K. (2017). Prioritization of watershed through morphometric parameters : a PCA-based approach. Applied Water Science, 7(3), 1505-1519. doi:10.1007/s13201-015-0332-9
55. Schumm S.A. (1956). Evolution of Drainage Systems and Slopes in Badlands at Perth Amboy, New Jersey. Bulletin of the Geological Society of America, 57(5), 597-646. doi:10.1130/0016-7606(1956)67[597:EODSAS]2.0.CO;2
56. Sorre Maximilien. (1934). Méditerranée. Péninsules méditerranéennes. A. Première partie. Généralités. Espagne — Portugal. (L. A. Colin, Ed.) Paris.
57. Steffen Beck-Broichsitter, Z. H. (2023). Effet de la teneur en gravier sur les caractéristiques de rétention d'eau et la capacité thermique des sols sableux et limoneux. Journal d'hydrologie et d'hydromécanique, 71(1), 1-10. doi:10.2478/johh-2023-0001
58. Strahler A. N. (1952). "Hypsometric (area‐altitude) analysis of erosional topography." Bull. Bull Geol. Soc. Am.(63), 1117–1142.
59. Strahler A. N. (1957). Quantitative analysis of watershed geomorphology. Transactions American Geophysical Union , 38(6), 913–1920.
60. Stuti Chaudhary, A. C. (2021). Priorisation des bassins versants par analyse en composantes principales (ACP) basée sur la modélisation du ruissellement et l'évaluation de la gravité de la sécheresse dans certaines parties du bassin de la rivière Koel, Jharkhand (Inde). Water Supply, 22(2), 2034-2054. doi:10.2166/ws.2021.297
61. Sylla Morciré. (1995). Processus d'alimentation de la nappe phréatique et géochimie des nitrates des eaux souterraines de la Presqu'île de Kaloum, Conakry-Guinée. Université d'Ottawa, Ottawa: Direction des acquisitions et des services bibliographiques, 395, rue Wellington Ottawa, K1A 0N4.
62. UNESCO-IHP. (1973). Design of water resources projects with inadequate data. Studies and reports in hydrology, Madrid. Retrieved from http://waterscience.org
63. USGS. (2019, 06 8). École des sciences de l'eau.
64. Víg Balázs, F. S. (2022). Morphometric analysis of low mountains for mapping flash flood susceptibility in headwaters. Natural Hazards, 114(3), 3235-3254. doi:10.1007/s11069-022-05513-6
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