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Rôle des ravines dans les flux de sédiments

à l’échelle des petits Bassins Versants

Abir BEN SLIMANE1,2, Damien RACLOT2, Olivier EVRARD3, Mustapha SANAA1, Irène LEFEVRE3, Mehdi AHMADI3, Yves LE BISSONNAIS2 .

1 INAT ; 2 UMR LISAH ; 3 LSCE

Atelier scientifique International

“Relations homme/environnement et transports solides :

une approche spatialisée”

Alger 7 et 8 juin 2011

Plan

• Contexte et Objectifs

• Matériel et Méthodes

• Résultats et Conclusion

Formes d’érosion hydrique:

L’érosion hydrique= la principale menace de la ressource en sol

Une fois que le ruissellement est déclenché, l’érosion Hydrique peut prendre différentes formes.

Érosion en nappe

Érosion concentrée (rigoles)

Ravinement

Érosion latérale des berges fluviales

Contexte:

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Problématique en Tunisie

• 74% de la surface agricole utile est touchée par l’érosion des sols. (Ministère de l’Agriculture et des ressources hydrauliques )

• Quelle stratégie adéquate de lutte contre l’érosion (bonne pratique agricole à la parcelle ou aménagements ???)

• Problème: envasement de certaines retenues

• Stratégies Nationales de conservation des eaux et des sols:• Retenues collinaires

• Parfois complétées par aménagement de versant (banquettes par ex.)

• Peu de sensibilisation sur les « bonnes pratiques » notamment en agriculture

• Quels processus en cause ? D’où vient le sol venant combler les retenues (parcelles ou ravines ?) sachant qu’il y’a une forte densité ravinaire sur la dorsale

Tunisienne et le Cap Bon

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• Objectifs:

• Quantifier, à l’échelle des petits bassins versants (0.1-10 km2) en Tunisie, le % de sédiments provenant des parcelles agricoles (en surface)/des

ravines (en profondeur)

• Identification les facteurs impliqués dans les différences des comportements observées à l’échelle des petits bassins versants étudiés.

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Matériels et Méthodes

Matériel: =>Bassins Versants de la Dorsale Tunisienne et le Cap Bon.

=>5 Bassins suivis hydrologiquement

=>Bassins « barrés » avec accès à l’historique des flux de matière (moyennant des carottages réalisés au cours de ce projet dans les sédiments piégés par les retenues)

Fidh Ali

El Hnach

Sbaihia

El Melah

Kamech

Lac surface (ha)

Géologie Activités anthropiques

Réseau hydrographique

Taux d'érosion (t/ha/an)

El Melah 61 Grés, argile

Arboriculture –

non aménagé

F 13

Fid ali 245 calcaires, argiles

gypseuses

Cultures annuelles-

Aménagé (rive gauche)

D 40

Kamech 263 marnes, grès

Cultivé – non aménagé

D 16

Sbaihia 355 marnes, calcaires,

argiles

Forêt - cultures annuelles- Aménagé

M 11

El Hnach 381 calcaires, marnes et

argiles

Cultivé- Aménagé D 14

Tableau : Caractéristiques des sites d’études.

Matériel: Exemples de carottes prélevées et découpées

Exemple Carottage sur le bassin versant de Sbaihia (Zaghouan) (2011)

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Matériel:

Exemples de carottes prélevées et découpées à partir du lacs étudiés

Informations sur le long-terme car depuis création de la retenue vers les année 1994. Informations potentielles sur séquences successives de dépôts

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Méthodologie:

Démarche :

Mettre en place la méthode de « traçage des sources de sédiments».

Mettre en relation des résultats avec le contexte (pédo/géologie, pente, mise en culture, aménagements…) des différents Bassins .

Principe : Technique de traçage

Utiliser un ou plusieurs éléments permettant de connaître l’origine des sédiments =Un traceur.

Définition d’un traceur: Un traceur pédologique ou empreinte digitale = « Empreintes caractéristiques des solssuffisamment conservatrices et stables pouvant être reconnues dans des écosystèmes adjacents au sol »

Mourier (2008).

Un bon traceur doit avoir des valeurs contrastées selon les sources que l’on cherche à dissocier et doit Être le

Plus conservatif possible ou avec une interaction que l’on sait corriger .

Méthodologie:Traçage des sources de sédiments (Étapes de la démarche)

Cette démarche mise en place comporte les étapes suivantes :

1. Identification des traceurs potentiels au vu des objectifs de l'étude, de la littérature et des spécificités du terrain ;

Pour notre étude les traceurs utilisés sont: L’activité des radionucléides (Cs137, Pb210,Th234, Ra226, Ra228,

Th228,K40 et Be7); l’azote total, le phosphore total, et le carbone organique total.

2. Analyse des traceurs dans les échantillons prélevés dans les 2 sources (surface et profondeur du sol) et dans les carottes de sédiments piégés par les retenues collinaires.

3. Mise en oeuvre d'une technique de traçage développée par Walling (1999) et étendue par Ahmadi (2010).

Méthodologie:Traçage des sources de sédiments (le Modèle de mélange)

1. Identification des traceurs discriminants

2. Identification de la combinaison de traceurs la plus discriminante

3. Application du modèle de mélange sur cette combinaison de traceurs

Test de Kruskal Wallis

Test de Lambda Wilks

Mixing model + une procédure Monté-Carlo (pour prendre en compte la variabilité dans la caractérisation des sources)

Résultats et conclusion

El Hnach

Sbaihia

Fidh Ali

El Melah

Kamech

Sbaihia

1. Résultats du Mixing model: 5 bassins versants

Résultats de la méthode de traçage des sédiments sur les 5 Bassins versants étudiés

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Kamech El Melah Sbaihia El Hnach Fidh Ali

Erosion de surface Erosion de profondeur ( ravines + oued)

Cs

N t

Cot

Cs

N t

Pb 210

Pb210x

s

Cs

N t

Cot

Pb210

Cs

N t

Cot

Cs

N t

Cot

Prédominance de l’érosion de surfaceOn observe une variabilité des résultats du Mixing model d’un bassin à un autre. Pratiquement les mêmes traceurs sont retenus dans les différents Bassins versants .

1. Résultats du Mixing model: 5 bassins versants

Contribution relative de chaque source de sédiments par rapport au taux d'érosion ( t/an/an) sur les différents bassin versant étudiés.

14,08 12,22

4,69710,08

30,721,92

6,303

3,92

9,28

0,78

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Kamech El Melah Sbaihia El Hnach Fidh Ali

Ta

ux

d'é

ros

ion

en

t/h

a/a

n

taux d'érosion de surface taux d'érosion de profondeur

2. En fonction de la pente

=> Plus l’indice global de pente augmente, plus l’érosion de profondeur augmente aussi.

2. Facteurs explicatifs des résultats du Mixing Model pour les 5 bassins versants étudiés.

Courbe de tendance de l'évolution de l'érosion de profondeur en fonction du Global slope index (m/km)

y = 0,3908x + 2,2419R 2 = 0,3546

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80 100 120

Global slope index (m/km)

% é

rosi

on d

e pr

ofon

deur

2. Facteurs explicatifs des résultats du Mixing Model pour les 5 bassins versants étudiés.

1. En fonction des terres cultivées

=> Plus le % de terre cultivée augmente, plus le % l’érosion de profondeur diminue.

Courbe de tendance de l'évolution de l'érosion de profondeur en fonction du pourcentage de terre cultivée

y = -1,4034x + 105,01R 2 = 0,7192

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80

% Cropland

% é

rosi

on d

e pr

ofon

deur

3. En fonction du pourcentage des terres cultivées non aménagées:

=> Plus le pourcentage des terres cultivées non aménagées augmente, plus l’érosion de profondeur diminue.

2. Facteurs explicatifs des résultats du Mixing Model pour les 5 bassins versants étudiés.

Courbe de tendance de l'évolution de l'érosion de surface en fonction du pourcentage de terres cultivées non aménagées

y = -0,95x + 71,472

R 2 = 0,922

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80

% cultivé non aménagée

% é

rosi

on d

e pr

ofon

deur

Conclusion et perspectives :

• Conclusions:- Faisabilité d’une technique directe et rapide de traçage des sources de

sédiments ( carottes).

- Érosion de surface prédomine.

- Influence multivariée de comportements.

• Perspectives:- Développement méthodo sur plus de bassins versants ( post-thèse).

- Vers la prise en compte du connectivité du réseau.

- Impact du lieu de prélèvement des carottes.

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Merci pour votre Attention