Soutenance mémoire
EROSION HYDRIQUE
Une lutte antiérosive efficace doit passer par une bonne connaissance du comportement hydrodynamique des sols soumis aux fluctuations climatiques et à diverses utilisations du sol et en particulier de l’origine de la naissance du ruissellement. Depuis peu de temps seulement, des efforts pareils sont faits en Algérie surtout sur l’érosion naissante (Arabi et Roose, 1992; Mazour, 1992; Morsli, 1996 ; Chebbani, 1996 ; Roose et al, 1996; Morsli et al., 2004) et il n’y a pas encore des données suffisantes. D’importants efforts restent à accomplir pour comprendre et appréhender les processus érosifs à l’échelle du versant.
Vu le manque ou l’absence de données chiffrées sur l’ampleur des processus et l’insuffisance sur la connaissance et la hiérarchisation de l’influence des facteurs en cause, il s’est manifesté un besoin de recherche de quantification des processus et d’analyse des facteurs conditionnels de l’érosion et en particulier des systèmes de gestion au niveau des versants. Conscient de ce besoin en recherche et de l’évolution de la gravité de certaines conséquences de l’érosion qui en résultent, nous avons orienté notre recherche vers la compréhension des processus érosifs en sols cultivés de montagne et l’analyse des facteurs conditionnels, en vue de mieux les contrecarrer.
Les monts de Beni chougrane, zone représentative des monts du tel occidental, sont l’objet d’étude. La nature et l’intensité des processus dans cette zone ne sont pas suffisamment étudiées tandis que leurs causes ne sont pas examinées. Les travaux réalisés ont essentiellement consisté à faire un état des lieux du phénomène. Les travaux menés sur l’étude de trois micro bassins représentatifs des monts de Beni chougrane (Morsli et al, 1988) et sur la susceptibilité des sols à l’érosion dans ces monts (Morsli, 1996), ont permis de mieux connaître les éléments qui composent ce milieu et de souligner le problème de l’érosion qui constitue l’une des contraintes majeures de ce milieu montagneux. Ces études qui revêtent un caractère préliminaire ont montré la manifestation des différentes formes d’érosion (érosion en nappe, mouvement en masse et surtout érosion linéaire) et les principaux types de sols affectés. Mais ces travaux n’ont pas permis de répondre aux questions fondamentales suivantes : quelle est l’ampleur des processus ? Quels sont les facteurs d’érosion discriminants ? Et quelles sont les périodes critiques de l’année ? Ces travaux ont fait ressortir la nécessité de mieux connaître l’intensité des risques pour chacun des processus et des facteurs en cause.
Sur les terrains cultivés qui occupent des surfaces importantes au niveau des versants des monts de Beni chougrane, les traces laissées au sol par les divers types d’érosion traduisent l’efficacité locale des processus. L’érosion en nappe entraîne l’apparition de rigoles qui évoluent en ravines, si rien n’est entrepris pour limiter le ruissellement. C’est à ce niveau et plus particulièrement au niveau parcellaire que les sols se dégradent de plus en plus et que les pointes de crue se forment. Il est devenu donc indispensable de connaître l’ampleur de ce processus (érosion en nappe et en rigole) qui se manifeste au niveau de ces zones et d’établir les causes et la part des facteurs au niveau des versants et plus particulièrement au niveau parcellaire.
Dans ces zones cultivées de montagne, on peut émettre l’hypothèse que les modes d’utilisation des terres jouent un rôle important sur l’évolution de l’érosion. Le phénomène de l’érosion hydrique est un processus naturel dont l’ampleur s’est aggravée avec l’utilisation des sols par l’homme (Remy et le Bissonnais, 1998; Maillo, 1999). C’est sur la base de ce postulat que nous avons mené ce travail de recherche. Notre objectif visait la quantification de l’ampleur de l’érosion naissante (érosion en nappe et en rigole) et l’analyse de l’influence des systèmes de gestion dans le déclenchement du ruissellement et de l’érosion à l’échelle parcellaire et leur conséquence sur la fertilité des sols.
Il faut rappeler tout d’abord que les études concernant le ruissellement et l’érosion s’heurtent en zone de montagne à d’importantes contraintes liées à une grande variabilité spatiale et temporelle de l’état, des unités du milieu et des précipitations. A ceci, il faut ajouter que certaines études doivent durer une décennie et même plus, en raison de l’absence d’événements pluvieux suffisamment considérables, soit pour obtenir l’événement pluviométrique qui permettra de bien caractériser le ruissellement et l’érosion, soit même pour pouvoir suivre une saison durant laquelle le milieu permet à la végétation d’exprimer ses potentialités. Face à une telle situation, le spécialiste aborde les études à différentes échelles d’espaces et de temps.
DIVERSITE DES PROCESSUS ET DES FACTEURS
Processus d’érosion
Le capital sol, véritable ressource, s’érode naturellement, il se dégrade aussi et de façon accélérée du fait des activités humaines. Un sol naît et s’enrichit, mais il peut aussi s’appauvrir et mourir (Breton, 1997). La dégradation des sols, c’est la perte des qualités essentielles des sols pour remplir ses fonctions naturelles de stockage de l’eau et des nutriments, de milieu de soutien des plantes, de réservoir de la biodiversité et de séquestration du carbone. La dégradation des sols peut avoir diverses origines : épuisement des nutriments des sols, salinisation, pollution, érosion des sols (squelettisation et décapage du sol) etc.
L’érosion du sol est l’un des processus les plus actifs de la dynamique actuelle des couvertures pédologiques. L’érosion est un processus variable dans le temps et dans l’espace en fonction des conditions écologiques et de gestion des terres (fig. 1).
L’érosion peut être un processus lent et insoupçonné, ou encore peut prendre des proportions alarmantes, entraînant une perte énorme de terre arable. On distingue généralement l’érosion normale ou géologique, celle qui façonne lentement la forme des versants (E= 0.1 à 1 t/ha/an) tout en permettant le développement d’une couverture pédologique (Roose, 1994). Les paysages sont stables quand il y a équilibre entre la vitesse d’altération des roches et l’érosion (Kilian, 1974). Cependant, l’érosion géologique peut agir de façon soudaine et catastrophique à l’occasion des averses de fréquence rare, ou encore lors d’activités sismiques ou volcaniques et lors de la fonte des neiges. En Algérie, Flotte (1984) a décrit la coulée de lave torrentielle de Mechtas en Grande Kabylie (environ 150 millions de m3 ) qui s’est étendue sur 18 km², sur une pente de 7%.
L’autre type d’érosion qui nous concerne, c’est l’érosion accélérée par l’homme (érosion anthropique), suite à une exploitation imprudente du milieu, elle est de 10 à 1000 fois plus rapide que l’érosion normale. Il suffit d’une perte en terre de 12 à 15 t/ha/an, soit 1 mm/an ou 1m en 1000 ans, pour dépasser la vitesse de l’altération des roches : celle-ci varie de 100 ans pour altérer 1(un) mètre de marne à plus de 100 000 ans pour un mètre de granite en conditions tropicales humides (Roose, 1994). De plus, la couche arable s’appauvrit en particules légères par érosion sélective (squelettisation des horizons de surface) et s’amincit par décapage (Roose, 1977). En une génération, l’horizon humifère du sol cultivé peut-être dégradé ou décapé, entrainant la réduction ou la perte du potentiel de production agricole du sol. L’érosion a une influence néfaste sur la production immédiate des cultures en place, mais elle peut aussi modifier progressivement les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du sol, surtout par érosion sélective des particules de sols et réduire les potentialités à long terme de certains sols (Morsli, 2005).
Formes d’érosion
L’érosion peut prendre différentes formes qui se combinent dans le temps et dans l’espace.
Erosion hydrique
Les phénomènes érosifs les plus gênants apparaissent plutôt provoqués par les forces développées par l’eau. Le principal facteur de cette érosion est le ruissellement dont la répartition spatiale est contrôlée par celle des précipitations et des caractéristiques de la surface du sol. La dynamique de l’érosion est fonction de l’influence des facteurs mis en jeu.
L’érosion des sols se développe lorsque les eaux de pluie, ne pouvant plus s’infiltrer dans le sol, ruissellent sur la parcelle en emportant les particules de terre. Ce refus du sol d’absorber les eaux en excédent apparaît soit lorsque l’intensité des pluies est supérieure à l’infiltrabilité de la surface du sol (ruissellement « Hortonien »), soit lorsque la pluie arrive sur une surface partiellement ou totalement saturée par une nappe (ruissellement par saturation). Ces deux types de ruissellement apparaissent généralement dans des milieux très différents, bien que l’on observe parfois une combinaison des deux (Cros-Cayot, 1996). Une fois le ruissellement déclenché sur la parcelle, l’érosion peut prendre différentes formes qui se combinent dans le temps et dans l’espace : érosion diffuse, en rigoles parallèles et érosion linéaire.
Erosion de rejaillissement (effet splash)
C’est l’érosion élémentaire causée par le choc de la goutte d’eau douée d’une certaine énergie cinétique. Les gouttes de pluie brisent les mottes et les agrégats et projettent les particules arrachées.
Ce phénomène de rejaillissement sous l’impact, ou «splash », déplace les particules sur quelques dizaines de cm, la distance dépend de la masse des particules et de l’angle d’incidence des gouttes de pluie par rapport à la surface. Les particules fines déplacées sont piégées entre les éléments plus grossiers et ferment les pores : la surface du sol perd de sa capacité d’infiltration et sur certains sols, il apparaît une croûte de battance ce qui facilite le déclenchement du processus de ruissellement et de l’érosion du sol.
Erosion en nappe
On parle d’érosion en nappe lorsque l’énergie des gouttes de pluie s’attaque à toute la surface du sol et que le transport des matériaux arrachés s’effectue par le ruissellement en nappe. C’est le stade initial de la dégradation des sols par l’érosion hydrique (Roose, 1994). Ce type d’érosion se traduit par le décapage plus ou moins uniforme de la couche superficielle du sol par l’eau de ruissellement. L’eau qui ne s’infiltre pas ruisselle sur le sol sous forme d’une lame d’eau ou de filets diffus. Ce ruissellement diffus ou en nappe se manifeste par une force de cisaillement et arrache les particules. C’est la forme d’érosion la plus courante bien que ses effets symptomatiques paraissent moins perceptibles puisqu’elle concerne les particules fines du sol (argiles, limons et matière organique). Les conséquences de cette érosion sont la squelettisation et le décapage des horizons superficiels. Si des mesures ne sont pas prises pour corriger cette érosion naissante, elle va alors évoluer vers l’érosion linéaire : griffes, rigoles et ravines (Roose et al., 1996; Morsli et al., 2004).
Les traces laissées au sol par les divers types d’érosion traduisent l’efficacité locale des processus qui font appel à des sources d’énergie variées et à divers facteurs qui modifient leur expression. Les indicateurs de l’érosion en nappe faciles à repérer à la surface du sol sont les plages de couleurs claires, les nappes de sable clair, le décapage (demoiselles coiffées et microfalaises) et la remontée des cailloux à la surface du sol.
Erosion linéaire
Lorsque l’intensité des pluies est supérieure à l’infiltration de la surface du sol ou lorsque la pluie arrive sur une surface partiellement ou totalement saturée par une nappe, il se forme dans un premier temps des flaques d’eau, qui en débordant vont communiquer entre elles par des filets qui prennent de la vitesse et développent une énergie propre capable de creuser le sol. Ce sont les forces de cisaillement de l’eau chargée de sables et graviers qui arrachent des agrégats au fond et sur les flancs des rigoles . La résistance d’un profil de sol au ruissellement sera donc différente de la sensibilité d’un sol à la battance des gouttes de pluie. Il se forme d’abord de simples griffes puis des rigoles décimétriques qui peuvent évoluer en ravines métriques. Hjulström (1935) a montré que lorsque les filets dépassent la vitesse de 25cm/s, ils acquièrent une énergie suffisante pour arracher et mobiliser les particules (argiles, limons, graviers, cailloux et blocs).
Erosion en masse
Alors que l’érosion en nappe s’attaque à la surface du sol, le ravinement aux lignes de drainage du versant, les mouvements de masse concernent un volume à l’intérieur de la couverture pédologique et des formations géologiques. L’eau agit cette fois non pas par décapage, mais par détérioration des qualités physiques en profondeur et peut alors provoquer soit des glissements de terrain, soit des décrochements. L’érosion en masse (glissement de terrain) ou écoulement (coulées boueuses) est un processus fréquemment observé sur les versants pentus, de roches peu cohérentes (argiles, marnes, schistes) lorsque le substrat est porté à saturation (Avenard, 1990). Beaucoup de glissements ont été observés en Algérie (Bellatrache, 1988). On peut observer plusieurs types de glissements:
– Les glissements lents « creeping » : ce sont des glissements plus ou moins lents des couches superficielles de la couverture pédologique, généralement sans décollement, qui s’observe assez généralement sur les pentes fortes grâce à la forme couchée des jeunes plants forestiers. Dans les zones pastorales, la circulation des animaux le long des versants peut entrainer également des glissements sous forme d’escaliers (Moeyersons, 1989).
– Les glissements rapides : ce sont des décollements d’une couche plus ou moins épaisse de sol, glissant sur un horizon plus compact, servant de plan de glissement.
– Les versants moutonnés : ce sont des formes molles apparaissant dans des conditions humides lorsque les horizons superficiels dépassent le point de plasticité et progressent lentement, entre la trame des racines qui retient l’horizon de surface et l’horizon compact imperméable que représente l’altérité des marnes ou des argilites par exemple.
– Les coulées boueuses (fig.6) : ce sont des mélanges d’eau et de terre à haute densité ayant dépassé le point de liquidité et qui emportent à grande vitesse des masses considérables de boue et de blocs de roches de taille imposante.
– Les glissements rotationnels en « coups de cuillère » : ce sont des glissements où la surface du sol et une partie de la masse glissent en faisant une rotation, de telle sorte qu’il apparaît une contrepente sur le versant. Il s’agit souvent de toute une série de coups de cuillère, laissant au paysage un aspect moutonné.
– Les formes locales : il s’agit d’éboulements rocheux, de sapements de berges ou d’effondrements de versants qui entraînent des glissements localisés. Ceux-ci sont très fréquents en tête de ravine. Ils entraînent l’éboulement de la partie supérieure des lèvres d’une ravine et font progresser la ravine vers le sommet de la colline par érosion régressive.
Erosion mécanique sèche ou aratoire
Ce phénomène, très peu connu, très peu quantifié n’est pas dû à l’intervention de l’eau ni à celle du vent. C’est le résultat des pressions répétitives exercées par la simple poussée des instruments aratoires qui se solde par le décapage des horizons superficiels des hauts des pentes. Ce qui a pour effet de transporter les masses de terre vers l’aval des toposéquences où elles vont s’accumuler soit en talus en bordure des parcelles ou en colluvions concaves de texture peu différente des horizons d’origine.
Les facteurs influençant la quantité de terre déplacée sont : le type d’outil, la fréquence des passages, l’orientation du travail, la pente. Ce type d’érosion additionnel, souvent sous-estimé, peut entrer en phase avec l’érosion hydrique. Raison pour laquelle on a souvent tendance à confondre l’érosion en nappe et l’érosion mécanique sèche en expliquant les taches blanches en haut de pente et en rupture de pente comme étant la preuve d’une érosion en nappe alors que l’érosion mécanique sèche peut être plus importante que l’érosion en nappe (Wassmer, 1981 ; Nyamulinda, 1989). Les matériaux déplacés ne sont pas triés (non sélective).
Facteurs naturels agissant sur l’érosion et le ruissellement
Les processus érosifs dépendent d’une multiplicité de facteurs interagissant entre eux, et sont de ce fait complexes à modéliser. Les facteurs de l’érosion sont les données naturelles au sens large à prendre en compte pour étudier les phénomènes érosifs. Le climat, la lithologie, le sol, la pente, le couvert végétal et les techniques culturales sont les facteurs qui régissent l’érosion du sol (Roose, 1994).
CONCLUSION GENERALE
Les travaux menés, sous pluies naturelles et simulées durant plusieurs années sur les versants du nord-ouest de l’Algérie ont permis de mieux appréhender le phénomène du ruissellement et de l’érosion et de mieux apprécier l’influence des systèmes de gestion. Les résultats ont montré que l’érosion en nappe est relativement modérée (E < 10 t/ha/an). Ces résultats sont proches de ceux obtenus au niveau maghrébin. Toutefois l’érosion moyenne annuelle ne traduit pas les extrêmes qui se traduisent à l’échelle de quelques événements pluvieux intenses. Quelques événements pluviométriques exceptionnels ont été à l’origine de dégradations importantes. Si le Kram est relativement modéré, en revanche le Kr max a atteint 35 % lors des averses exceptionnelles (orages violents et pluies longues et saturantes). Les risques majeurs sont liés aux ruissellements exceptionnels qui sont enregistrés surtout en automne où les conditions optimales du ruissellement sont réunies. Ces ruissellements qui génèrent beaucoup de griffes et de rigoles surtout sur les sols argileux sont à l’origine de dégradations spectaculaires qui marquent souvent le paysage pour plusieurs années. Un événement pluvieux intense peut produire plus de 30 à 40 % de l’érosion annuelle. Le facteur d’érodibilité varie de 0,002 à 0,008 pour le sol SAV et de 0,018 à 0,04 pour le sol SBL.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I. EROSION HYDRIQUE
CHAPITRE II. PRESENTATION DU CADRE GENERAL
CHAPITRE III. MATERIELS ET METHODES
CHAPITRE IV. RESULTATS ET DISCUSSION
CHAPITRE V. SYNTHESE
CONCLUSION GENERALE
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