3.2 - Les méthodes
Notre démarche repose d'une part sur l'utilisation des
données de la télédétection pour
une connaissance spatialisée de certain facteurs de
l'érosion (l'état de surface, la topographie) et d'autre part sur
l'usage du système d'information géographique (SIG) pour des
opérations d'analyse des autres facteurs aussi pour la de
modélisation du processus d'érosion.
L'essentiel du travail a été réalisé
suivant l'organigramme méthodologique ci-dessous.
Collecte des données et extraction
de
l'information
Type de formation
pédologique
Indice de brillance
Indice d'érosivité
des pluies
Indice topographique
3
Affectation des indices de
sensibilité
Pédologie
Etat de surface du sol Climat
Topographie
Determination des facteurs d'érosion
|
Carte de
|
Carte de
|
Carte de
|
Carte de
|
|
Sensibilité la
|
sensibilité de
|
sensibilité de
|
sensibilité de la
|
|
pédologie
|
l'état de surface
des sols
|
l'érosivité
|
topographie
|
Mise au point du modèle Combinaison des facteurs
Hiérarchisation des niveaux de vulnérabilité
Carte des zones
vulnérables
à
l'érosion
Etape méthodologique
1
4
Figure 4: Organigramme méthodologique
3.2.1 - Choix des facteurs de l'érosion hydrique et
extraction des données
L'érosion hydrique est sous l'influence de deux grands
facteurs que sont l'érosivité des pluies et
l'érodibilité qui dépend des caractéristiques
physiques du sol, de l'action humaine sur le sol et du relief. Ces
éléments permettent de déterminer les facteurs de
l'érosion hydrique. Ainsi, les facteurs de l'érosion sont : Le
climat, la morphologie de la zone, les caractéristiques du sol, la
couverture du sol et les actions humaines.
Pour ce travail la formule de Wischmeier Universal
Soil Loss Equation ou équation universelle de perte en terre
(USLE)1 et les travaux de Guillobez, S. et al
(2000) vont être utile pour la détermination les facteurs
d'étude. La formule USLE est mondialement utilisée pour estimer
les pertes en terre. Cependant, selon Guillobez, S. et al (2000)
l'universalité de cette formule est souvent mise en doute et elle ne
semble pas applicable en domaine soudanien en sol battant. Il a
été montré par ces auteurs que, au Burkina et au Cameroun,
le travail du sol (labour et sarclages) favorisait la perte en terre. Les
mêmes auteurs ont estimés que la plupart des paramètres de
cette formule restent pertinents, d'ou leur utilisation dans le cadre de leur
recherche. Mais ils les ont utilisés en dehors de la formulation de son
auteur. Fort de cette expérience les facteurs et les paramètres
suivants seront retenus :
v' Le facteur climatique (érosivité des pluies),
v' Le facteur pédologique (érodibilité des
sols),
v' Le facteur état de surface des sols (indice de
brillance), v' Le facteur topographique (indice topographique).
3.2.1.1 - Le facteur climatique
La pluie est l'élément moteur de
l'érosion. Sans précipitation il n'y a pas d'érosion
hydrique. Selon une étude menée par EIER/ESTHER la hauteur des
précipitations est peu liée à l'importance de
l'érosion. Cependant l'intensité est le facteur principal de
l'érosion. Plus l'intensité est grande, plus l'effet de battage
du sol est prononcé. Wischmeier définit donc un indice
d'érosivité par la relation suivante : R = 0,00059. I 30
S [(11,9 + logI i) h i]
i : représente une pluviophase
d'intensité sensiblement constante
I i : l'intensité pluviométrique
correspondante (mm/h)
1 A=2.24.R.
K. L. S. C. P.
A = perte en terres en tonne/ha
R = facteur d'agressivité climatique K
= facteur sol
L = facteur longueur de pente S
= facteur pente C= facteur agronomique P = facteur des
aménagements antiérosifs.
h i : hauteur pluviométrique
correspondante (mm)
I 30 : l'intensité maximale
observée en 30 mm (mm/h)
L'EIER / ESTHER en s'inspirant des travaux de Roose (carte de
l'érosivité des pluies sur l'Afrique de l'Ouest) estime l'indice
d'érosivité par la formule R= P/2 avec P= précipitations
moyennes annuelles.
Guillobez dans la revue Bois et Forêt des Tropiques
(No226 4éme trimestre 1990) fait remarquer qu'au Burkina Faso
Galabert et Millogo ont établi une équation qui permet un calcul
rapide de l'indice de l'érosivité. Pour chaque pluie l'indice est
une fonction du produit de la pluie par P par l'intensité en 30mn (I30)
: R= 0.0158.P.I30 - 1,2
Aussi fait-il cas de la formule de Roose (1979) qui permet de
connaitre la valeur annuelle de R lorsqu'on ne dispose que des
précipitations. : R= 0,0295.P1, 89
Le facteur érosivité est donc
appréhendé à travers l'étude du paramètre de
l'indice d'érosivite.
Compte tenu des données dont nous disposons
(précipitations mensuelles par station) La formule de Roose R=
0,0295.P1, 89 est celle qui est utilisée pour ce
travail.
De façon pratique on a d'abord calculé les
précipitations moyennes d'une normale (30 ans) pour chaque station
pluviométrique. Ensuite la formule de Roose a été
appliquée aux valeurs obtenues enfin de déterminer l'indice
d'érosivité de chaque station. Tous les calculs ont
été faits sous Excel office 2007.
Afin que toute la zone soit couverte par les indices on a
appliqué la méthode d'interpolation des points. Pour ce faire on
a dans un premier temps crée un tableau sous Excel et rattaché
à chaque station pluviométrique ses coordonnées
géographiques X et Y ainsi que la valeur de son indice
d'érosivité. Par la suite, le tableau obtenu été
exporté dans ArcMap et par la méthode d'interpolation
Kriging de Spatial Analyst les
différents points représentant l'indice d'érosivité
ont été interpolés puis rastérisés. La
figure 3 montre la répartition de l'indice d'erosivité sous forme
d'isoligne.
Figure 5: Répartition de l'érosivité
sous forme d'isoligne 3.2.1.2 - Le facteur pédologique
La nature pédologique du sol permet de connaitre la
perméabilité du sol, son aptitude à résister aux
agents érosifs. Le facteur pédologique sera
caractérisé par l'érodibilité2 du sol,
c'est-à-dire sa sensibilité à l'érosion. En effet,
selon selon Le Bissonnais et al. cités par Batti. (2005)
l'érodibilité traduit la sensibilité d'un sol à
l`arrachement et au transport des particules qui le composent sous l'action des
gouttes de pluies et/ou de l'écoulement.
Ce facteur sans dimension, mesure la plus ou grande
résistance relative d'un sol à l'érosion. De ce fait le
type de sol sera le paramètre retenu pour déterminer
l'érodibilité des sols.
Pour donc extraire des informations concernant le facteur
pédologique (types de sol) la carte de base a d'abord été
géoréférencée sous Envi 4.3 puis digitaliser sous
ArcView3.2a (voir annexe 1). Après la numérisation le
renseignement de la table attributaire a permis d'obtenir la couche des
différents types de sols de la zone d'étude (figure 6).
2Représente la sensibilité d'un sol
à l'arrachement et au transport des particules qui le composent
Figure 6: Couche pédologique 3.2.1.3 - Le facteur
état de surface des sols
La couverture végétale est
l'élément essentiel de la protection du sol contre
l'érosion. Elle renseigne sur le degré de protection du sol. En
effet la couverture végétale permet la diminution de l'effet
"splash sur les sols. De même les racines des plantes fixent le sol et
favorisent l'infiltration. Les feuilles des plantes en tombant se transforment
en matière
organique toute chose qui contribue à la cohésion
du sol. Un sol bien couvert par la végétation ralentit
l'écoulement des eaux tandis qu'un sol nu est plus exposé
à l'érosion.
Le calcul de l'indice de brillance des sols sera le
paramètre qui permettra de déterminer le degré de
couverture des sols. En effet, selon DESHAYES, M. et MAUREL, P. du laboratoire
commun de télédétection de Montpellier (France), cet
indice traduit les changements de teintes des sols nus et des roches. L'indice
de brillance varie aussi de manière inversement proportionnelle avec
l'humidité et la rugosité du sol. Dés lors les zones
à indice de brillance fort sont susceptibles en générale
d'accroitre la sensibilité à l'érosion. Il se calcul selon
la formule suivante :
IB= (R2 +
PIR2)0,5
Avant le calcul de l'indice les images ont d'abord suivi un
prétraitement (décompression avec Win Zip, importation et
vérification des bandes, régroupement des bandes « Stacking
»). L'operation de traitement ou calcul se fait de facon automatique
aprés la selection des paramètres appropriés. Tout le
processus du prétraitement au calcul de l'indice de brillance est
expliqué en annexe 2.
Cette operation a permis d'obtenir la couche tenant lieu de
l'etat de surface.
Figure 7:Visualisation de l'indice de brillance de
(p194r051_4x19891026) 3.2.1.4 - Le facteur topographique
Selon Maurizot et Delfau cité par Luneau (2006) le
relief est une donnée fondamentale pour l'étude de tous les
phénomènes naturels régis par la gravité et qui
obéissent aux lois physiques de l'écoulement. La pente a une
grande influence puisqu'elle
fournit son énergie érosive à l'eau.
L'inclinaison de la pente agit directement sur la vitesse du ruissellement,
accélérant le transport solide vers le bas augmentant ainsi
l'impact de l'ablation des matériaux détritiques (Dumas, 2004).
Pour EIER/ESTHER la pente est un facteur important d'érosion. Le
ruissellement et l'érosion commencent sur des pentes faibles (1 à
2 %) c'est le cas du plateau Mossi par exemple. L'érosion augmente donc
avec la pente. Cependant selon Fauck, (1956); Fournier, (1967) cité par
le département développement durable de la FAO, le ruissellement
intense sur des pentes douces (glacis de 2 % au Sahel ou sur les plateaux
européens) indique par contre qu'il n'est pas besoin d'une forte pente
pour déclencher ce phénomène : l'action pluviale y
suffit.
L'indice topographique sera donc le paramètre à
considéré pour ce facteur.
Ainsi à partir des données SRTM
préalablement décompressées puis exporter dans ArcView,
l'indice topographique à été généré
grâce à l'outil Topographic wetness index dans Terrain
Analysis.
Figure 8: Visualisation de l'indice
topographique
| 
