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Evaluation de l'Erosion dans le bassin versant de la rivière Grise (Haiti)


par Yvio GEORGES
Faculté universitaire des sciences agronomiques de Gembloux, Belgique - Master en gestion des Risques Naturels 2008
  

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3- REVUE BIBLIOGRAPHIQUE

3.1- Introduction

Dans la littérature, il existe tout une panoplie d'informations sur l'érosion des sols, principalement le mécanisme, les facteurs qui l'influencent, les conséquences qui en découlent ainsi que des méthodes d'analyse. En effet, cette revue bibliographique a été réalisée par la consultation des différents documents (ouvrages, articles, revues, rapports, etc.) traitant le sujet au sens thématique (érosion).

3.2- Définition de l'érosion

Selon la FAO (1994) l'érosion vient du verbe latin "ERODERE" qui signifie "ronger". Elle représente l'ensemble des phénomènes qui contribuent, sous l'action d'un agent d'érosion (notamment l'eau) à modifier les formes de relief que sont les sommets de plateau, les rebords de plateau, les talus, les corniches, les terrasses, les versants.

Cette modification se fait par ablation de matières (sols et roches), mais aussi par accumulation de la matière arrachée (Domingo., 1996).

L'érosion des sols se fait sentir généralement, lorsque les eaux de pluie ne peuvent plus s'infiltrer dans le sol. 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, soit lorsque la pluie arrive sur une surface partiellement ou totalement saturée par une nappe (INRA et IFEN, 2002).

L'érosion peut faciliter ou provoquer des dégâts aux installations ou à la qualité de l'eau. A plus long terme, elle a pour conséquence une perte de la fertilité et un déclin de la biodiversité des sols. Elle varie dans le temps et dans l'espace, en fonction des conditions écologiques et des mauvaises conditions de gestion de la terre par l'homme.

3.3- Mécanisme de l'érosion

L'érosion hydrique résulte de divers processus que sont le détachement, le transport et le dépôt ou la sédimentation.

3.3.1 -Détachement

Le détachement des particules se produit à la surface du sol lorsque, sous l'action des gouttes de pluie, des agrégats s'éclaboussent ou lorsque la force de cisaillement du ruissellement devient supérieure à la résistance au détachement du sol (LTHE, 2007).

3.3.2- Transport :

Les particules issues de la dissociation, grossières ou fines, sont ultérieurement déplacées vers l'aval sous l'action de la gravité. Certains, comme les cailloux d'éboulis et les blocs d'éboulement, tombent directement. D'autres, les plus fins, sont véhiculés par un agent de transport, généralement l'eau. La force du véhicule règle naturellement la taille des sédiments; le vent ne pouvant déplacer que les poussières et les fins grains de sable, tandis que les torrents charrient du sable, du gravier et des galets (Démangeot, 2000).

3.3.3- Dépôt

Il s'effectue lorsque l'énergie cinétique qui déplace les matériaux issus du détachement, diminue ou s'annule (Démangeot 2000). Les particules arrachées se déposent entre le lieu d'origine et les mers. Elles se déposent en général dans l'ordre suivant :

Sable sable fin limon.

Les argiles et l'humus colloïdal sont généralement transportés jusqu'à l'embouchure du cours d'eau où ils se déposent soit après évaporation de l'eau, soit après floculation.

En Haïti particulièrement dans les périphéries de l'exutoire de la rivière Grise, les sédiments provenant de l'amont remplissent le plateau continental sur une profondeur de plus de 20 mètres (Holly, 1999). Dans le lit, les particules plus grosses font l'objet d'exploitation.

Figure 4 : site d'extraction de sédiments dans le lit de la rivière Grise dans la basse
plaine.

Photo prise à Santo en aval, commune de Tabarre (2007) qui montre les matériaux transportés élevant le lit de la rivière à la même hauteur que les bâtis (sur les berges) dans le lointain. Cela a pour corollaire une augmentation des fréquences des inondations (cas de la tempête tropicale Noel en 200 (1.1 de l'annexe I).

3.4-Différentes formes d'érosion

On distingue trois formes d'érosion accélérée :

3.4.1- Erosion en nappe (sheeterosion) ou érosion diffuse.

L'érosion en nappe est le mouvement du sol éclaboussé résultant de la destruction de la structure du sol suivi du ruissellement; elle se produit assez uniformément sur la pente et peut passer inaperçue jusqu'à ce que le sol arable ait été perdu (Arnold et al, 1989).

3.4.2- Erosion en rigoles (rills).

L'érosion en rigoles résulte de la concentration du ruissellement, en petits canaux assez bien définis .Ces canaux portent le nom de rigoles lorsqu'ils sont assez petits pour ne pas interférer avec les opérations de la machinerie. Sur un bassin versant ou une parcelle, l'érosion en rigole succède à l'érosion en nappe par concentration du ruissellement dans les creux.

3.4.3- Erosion en ravines (gullies).

Une évolution de l'érosion en rigoles peut conduire à l'érosion en ravine. Les rigoles sont appelés ravins lorsqu'ils s'étendent au point de ne pouvoir être comblés par les opérations normales de travail du sol, ou lorsqu'ils deviennent nuisibles au travail du sol (Arnold et al, 1989).

En effet, le ruissellement, causant la formation ou l'élargissement de ravins est habituellement le résultat de la mauvaise conception des exutoires des systèmes de drainage de surface et souterrain. Dans le BV de la rivière Grise en particulier à Dumay l'érosion en rigole a été souvent remarquée.

3.5- Conséquences de l'érosion des sols

L'érosion hydrique entraîne des conséquences tant en amont qu'en aval des bassins versants. Elle peut se traduire, en amont, par des pertes en terre ainsi que des pertes en matière organique et en éléments nutritifs notamment l'azote et le phosphore (Dautrebande, 2006).

A coté des dégâts bien visibles concernant les terres cultivées, il existe des dégâts en aval beaucoup plus insidieux, provoqués par l'augmentation du ruissellement et l'entraînement des particules du sol. Ce sont, entre autres, les coulées de boues, inondations, sapements de chaussées, colmatages des réseaux d'assainissement et des ouvrages de retenue des eaux pluviales, envasements des cours d'eau (Beauchamp, 2006). Des accumulations sédimentaires massives peuvent en résulter à l'aval, perturbant les écosystèmes fluviatiles, lacustres, estuariens ou côtiers, et modifiant la dynamique du carbone particulaire et dissous (Chambley, 2002).

Source : Papy et Douyer, 1991 cité par Ifen et INRA (2002)

Figure 5 les différentes zones d'un BV et les types de dégâts.

En effet, l'érosion du sol porte atteinte non seulement au développement économique, mais encore aux changements climatiques par ce que le processus de l'érosion du sol dégage « dans l'air des ions de carbone 4» alors que le dioxyde de carbone est la première cause du réchauffement global de la planète (Xinhua, 2002).

3.6-Facteurs de l'érosion

L'érosion hydrique résulte de l'interaction du climat (pluie, températures, ...), les propriétés du
sol (matière organique, stabilité structurale, capacité d'infiltration,...), le relief (longueur et
gradient de pente), les pratiques culturales (travail du sol) et le couvert végétal. La

4 Selon Mark Nearing, membre de l'Organisation internationale de la conservation du sol (Xinhua, 2002).

modification spatiale et temporelle de cette interaction peut induire une amplification de l'érosion.

3.6.1- Facteur topographique ou l'influence de la pente (Ls)

Les paramètres topographiques sont fondamentaux pour expliquer l'importance des phénomènes érosifs. La déclivité et la forme de la pente et la longueur de la plus grande pente ont un rôle important. Batti et Depraetere (2007) admettent que l'érosion moyenne par unité de surface croît avec la longueur de la pente et l'expliquent par le fait que les pentes les plus longues permettent une plus forte accumulation du ruissellement, ce qui accroît l'énergie globale de celui ci et ses possibilités de détachement et de transport.

FAO (1994), de son coté, souligne l'influence de l'importance de la pente sur l'érosion en mettant en exergue l'existence de l'érosion et de ruissellement intense sur des pentes douces. Son analyse vise à indiquer qu'il n'est pas besoin de forte pente pour déclencher ce phénomène.

Tableau 1: Effet de la pente sur le ruissellement et l'érosion

Pente %

Erosion moyenne et t/ha/an

Ruissellement moyen annuel %

 

1,25

 

5,0

 

7

1,50

 

8,6

 

22

 

2,00

 

1 2,0

 

30

 
 

Source : Roose ,1994

3.6.2- Intensité des précipitations ou érosivité des pluies (R)

La pluie est évidemment l'agent essentiel de l'érosion hydrique. L'érosivité de la pluie se définit comme étant son aptitude à provoquer l'érosion. L'érosivité dépend surtout de l'intensité de pluie ou de l'énergie cinétique qui en résulte directement (Stengel et Gelin, 1998). Cette énergie découle du diamètre des gouttes et de leur vitesse de chute.

L'efficacité de la pluie vis à vis des processus d'érosion est liée aux rôles qu'elle a dans le détachement des particules des sols et surtout dans la formation du ruissellement (Macary et Berville., 2003).

3.6.3- Couvert végétal (C)

Le risque d'érosion augmente lorsque le sol n'a qu'un faible couvert végétal ou de résidus. Les résidus et la végétation protègent le sol de l'impact des gouttes de pluie et de l'éclaboussement. Ils tendent à ralentir la vitesse de l'eau de ruissellement et permettent une meilleure infiltration.

L'efficacité du couvert végétal et de résidus à réduire l'érosion dépend du type, de l'étendue et de la densité du couvert végétal. La végétation et les résidus combinés, couvrant complètement le sol, interceptent la pluie et sont le moyen le plus efficace pour réduire les pertes de sol. Les résidus partiellement incorporés et leurs racines ont aussi leur importance, parce qu'ils facilitent l'infiltration. (Arnold et al, 1989).

3.6.4- Erodibilité des sols : K

L'érodibilité représente la sensibilité d'un sol à l'arrachement et au transport des particules qui le composent .Elle est caractérisée par la résistance au splash (battance) et la résistance au cisaillement (lié au ruissellement). Plusieurs paramètres sont aussi considérés dans l'analyse de la sensibilité d'un sol à l'érosion. Ces paramètres sont la capacité d'infiltration, la stabilité structurale, la texture, la teneur en matière organique.

Elle n'est pas homogène dans l'espace et elle évolue dans le temps : elle augmente au cours de la saison des pluies et varie en fonction des caractéristiques des sols, de l'âge du défriche- ment et des techniques culturales.

3.6.5-Facteur d'aménagement

Le labour a certaines influences sur le risque d'érosion du sol. Ceci comprend la profondeur, la direction et la période de labour, le type d'équipement utilisé et le nombre de passages. En effet, on considère que le travail du sol limite l'érosion s'il dérange le moins possible la végétation ou les résidus de surface. Barthès et al (1998) estiment que le ruissellement et les pertes en sols sont plus importants en parcelles labourées, plus faibles en semis direct et intermédiaires en travail superficiel.

En outre, Roose et Georges (2004) considèrent que le billonnage cloisonné en courbes de niveau améliore le stock d'eau du sol et réduit ainsi l'impact érosif des eaux de surface. De plus, FAO (1994) a souligné que les techniques biologiques (couverture maximum du sol, usage d'engrais, paillage, plantes de couverture, rotations, etc....) sont plus efficaces par rapport aux techniques mécaniques qui sont non seulement très coûteuses mais aussi très difficiles à entretenir. Donc, les types d'aménagement visent la stabilisation des cours d'eau et une atténuation des excès de précipitation.

3.6.6-Facteurs anthropiques

L'érosion est devenue essentiellement une conséquence directe de l'activité humaine qui représente maintenant le principal facteur de la dégradation des sols. L'homme peut être à l'origine du déclenchement et de l'accélération de l'érosion par ses actions de défrichement des forêts, incendies et surpâturages et pratiques culturales. De plus, les aménagements routiers et urbains, en augmentant les surfaces imperméables, exacerbent les inondations, favorisent le ruissellement et donc constituent un facteur d'entraînement du sol.

3.7- Modèles d'évaluation de l'érosion 3.7.1- Introduction

Il existe plusieurs modèles d'évaluation de l'érosion, entre autres le modèle de Wischmeier et le modèle SWAT. Les modèles constituent toujours une représentation simplifiée de la réalité. Ils permettent d'analyser des systèmes complexes, servent de complément aux mesures, permettent une extrapolation dans le temps et dans l'espace et sont susceptibles de combiner différents facteurs. La qualité des résultants obtenus par un modèle dépend de la qualité des données utilisées, dont les différentes étapes ont été décrites par Beven (en annexe).

3.7.2-Le modèle empirique de perte en terre de Wischmeier et Smith (USLE)

Le modèle empirique de perte en terre de Wischmeier et Smith (USLE : Universal Soil Loss Equation), ou équation universelle de perte en sol, a été utilisé en Amérique du Nord sur des parcelles standard (expérimentales). Selon ce modèle (Roose et Georges, 2004), l'érosion est une fonction multiplicative de l'érosivité des pluies (le facteur R.) que multiplie la résistance du milieu, laquelle comprend le facteur d'érodibilité du sol (K), la topographie (S L), les pratiques antiérosives (P),le couvert végétal et les pratiques culturales (C).

L'équation USLE s'exprime par la relation : A = R. K. LS. C. P

Cependant, les facteurs de celle-ci varient en fonction des conditions locales. Ce qui constitue une limitation puisque les résultats ne peuvent être extrapolés sur de vastes surfaces dans le cadre des programmes généraux de lutte contre l'érosion.

Ce modèle renferme d'autres limites intrinsèques. Il ne s'applique qu'à l'érosion en nappe. Il a été testé et vérifié dans des paysages de pénéplaines et de collines ayant des pentes allant de 1 à 20 % à l'exclusion des montagnes jeunes dont les pentes peuvent atteindre plus de 40%. Il n'a été mis en oeuvre que pour des données moyennes de 20 ans (Williams, 1975, Roose 1994).

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