Au cours des trois ou (lilatre dernihrcs années, les études szir bassins représentatifs B I’ORSTON ont atteint un certain palier et subi quelques modi- fications ‘d’orientation. Les nombreuses études de la dlécennie passée nous avaient apporté cl‘intéres- santes informations siir l’abondance du ruisselle- ment, sur ses caractérislticps el sur le iiiécanisiiie de sa formation, grâcc à plus de SO ensciiibles répartis dans la zone intertropicale. La définition des paramètres de la fonction de transformation pli!ie-d&bif, I p variatioa de celte fonction el les aspects divers qu’e’lle revêt suivant le milieu phy- sique inoriininé, étaienl et solit encore les points délicats inis en évidence par ces .i >tu des.

L’analyse précise de la transforiliation pluic-tl6bi t esige que soit examiné ,c~LiantiLati\~emeiit IC devenir de l’eau de pluie qui ne ruisselle pas, e t cet exanieii ne peut prétendre être clair qu’en restreignant la surface du bassin versant, afin que les conditions du milieu physique y présenlent la plus gi~anrle homogénéité possible.

A ce stade d’évolution (le la rccherchc, nous rejoi- gnons les points de v u e exprim& de par le iiioiicle, au symposium de Budapesl, oil I’inl6rCt dcs ana- lyses %ir bassin éléiiienlaire de quelques hcctares apparaissait clairement [ 1 1.

Quelc~ucs rPflexions sur le rOlc (Lu sol tiaris I C cycle hydrologique i23 nous p”ic1taieiit :ilor.; d r preciser l’aspecl thCorique sotis leqiicl i l s c x i x i l sou- ha it ab le d ’ a h r d e ~ I’6tud e de l’i i1 fi l trat i o 11, (1 11 111 I ) I I -

vernent (le l’eau dans I C sol et de l ’ ~ i l i ~ i i ~ ~ i ~ ~ i t i o i i d c la nappe plir6atique. Ainsi SE dessinaicnt 1c.s nou- velles orientations tlc rwhci.clics ( I V l’OI~Srl‘C)kI siir

ORSOJA

~~~~~~u Ir 13echerchcs i I’O.I1.S.T.O.~I.

bassins représentatifs, qui font l’objet de la pre- mière partie de cette note avec I’exanien des métho- des de mesure. Dans une deuxième partie, on pré- sente les études actuelleilient en cours depuis deux OU trrois ans sur les bassins élémentaires de Korhogo (Chte d‘Ivoire) et de la Tafaïna (République Mal- gache) ainsi que sur plusieurs anciens bassins re- présentatifs.

De telles études très complexes sont encore trop récentes pour que ,les conclusions actuelles revêtent un aspect qui ne soit pas provisoire et pour que l’on aille au-delà de la simple pdseiitation des résul- tats, aussi modestes q ~ i e ceux-ci puiment paraître. Nous avons néanmoins pens6 utile de vous exposer nos travaux sur ce thhme, le stade atteint et les objectifas futurs, compte tenu des dif‘fcu1ti.s ren- contrées.

Les objectifs poursuivis et les moyens mis en Oeuvre

Lus considtrations thGoriques, présentkes en in- t ro rl II c 1 io n, il éh o II ch cii t s LI r p I 11 si ci1 I- s progr aiiiiii es (lu rcchci.ches qui tous ont en coiuniun d‘etre déw- ¡O]Jl)6S S L I T I C terrain e n zonc tropicale, c’es t-A-dire loin des 1:il)oratoires et des cliniiip cl’esph-ience qiii Iciir sont conligiis e l o<i, 1:i plup:ìrt d u temps, se tl6roulcnt d e s i.1 udes de ini.nic. nature. L e travail sur le lcrr:iin, siir (les h:issins versants qui posent d c s prol )1 bin c s sci clit i li (1 I I es i) 11 tl E d 6vel opp CM en t i.conoinique, es t Iwaucoiip plus di ficile et cela jus- tifiera peut-dtrc (lue nous nous blendions sur ohjec-

P. DUBREUIL _ .

Les objectifs. ”-

Ils se classent en trois groupes, les deux premiers relatiofs 6 des ,études analytiques sur bassins élé- mentaires, le troisième plus orienté vers la synthèse d’études sur bassiins représentatifs :

a ) Défmir e t préciser les facteurs de la fonction de ruissellement, c’est-à-dire essentiellement pour un milieu physique donné - complexe sol végéta- tion homogène - établir la fonction de transfor- mation pluie-dhbit en s’appuyant sur telle ou telle caractéristique de la pluie et en exptliciltant l’état d‘humectation préalable des terrains. Le niveau actuel Ides analyses n’est pas satisfaisant, car, d’une part, le chois de la fraction de précipitation (utile, au-dessus d’un certain seuil, pour une certaine du- rée...), de l’indice d‘humectation (pluie antérieure sur n jours, temps antkrieur ...) reste mal défini, et, d‘autre part, la précision des régressions pluie- débit est encore insuffisante.

b) Expliquer qunntitafiuement les indcanisines de l’infiltration dans le sol non saturé et de l’ali- mentation de la nappe phréatique; c’est-h-dire, pour un complexe sol-végétation homogbne, rdpondre aux questions suivantes : quand commencent le ruis- sellement et l’infiltration, quelle vitesse l’infiltra- tion a-t-&e, comment l’infiltration varie avec l’in- tensité de p‘luie, pa,r rapport à l’Ctat d’humectation préalable, par rapport à la durée de la pluie, etc., toutes ces quesitioas ayant déjh r e p de nonibreuses réponses en laboratoire et quelques réponses par- tielles sur parcelles soumises & pluie simulée, niais aucune b l’éclielle d’un bassin d’une oertaine sur- face.

c ) Déterminer les ccrmctères Izydrodynamiques des sols des bassins reppésentatifs déjà étndiés, afin de pouvoir non seulement différencier l’action des divers types de sols sur le cycle hydrologique, niais disposer d’Cléments de comparaison entre bassins pour ultérieurement tenter l’extension par analogie des données hydrologiques par Je biais des para- mètres d u milieu physique qui comprennent ces caractéristiques hydrodynamiques.

-

Les moyens.

Les programmes a) et h ) se rdalisent sur des bas- sins élénientaires de quelques hectares, dont le coni- plexe sol-vbgétation est le plus homoghne possible. A ’I’intérieur de oeux-ci, on envisage I’iniplantation de parcdles expérimentales destinées à la mesure du ruissellement et à celle de l’éirosion; l’emploi ultérieur d‘un simulateur de pluie est p r é ~ u pour 1970 suir le bassin de Korhogo. Dans ce cadrc, les moyens classiques de I’hydromélrie et de la plu- viométrie sont renforcés des moyens destinés i Ix connaissance du taux et du gradient d’humidit@ des sols. Etant donné les buts concrets poursuivis et les conditions de terrain à afironter, l’omploi des moyens complexes et sop1iistiqui.s :i i.t6 proscrit; les mesures d’humiditd S C font soit par prdlh7emcnis e t gravini1étrie soit par sondages à l’liuniicliniCtrc h neutrons.

Préldueiiicnis oì gi-cimiinPfrie.

de difficultés : pénaration des tarières souvent inhibée par les concTétions et cuirasses ou simple- ment par la sécheresse des sols, choix du contenant léger, solide et imperméable pour le transport des échantilloms (double sac plastique, boite à tare en pyrex B fermeture rodée). La cadence des mesures et da nécessité de peser rapidement les échantil- Ions exigent une organisation efficace du trasail de terrain qu’il n’est pas aisé die réaliser en zone tro- picale.

Humidimètre tì neutrons. Rien à dire non plus sur cette technique. Cepen-

dant elle n’est pas du touit, elle, classique ni trbs répandue et son introduction sur le terrain en pays tropkal, loin de tout laboratoire, a exigé pres d’un an de tâtonnements aux meilleures équips. Pierre Pourrut, sur le bassin de la Tafa‘ina, a été l’un de ces précurseurs; les obstacles renconirés, longue- ment évaqués dans une récente publication [3] et peu à peu franchis, sont : - difficulté de l’étalonnage sur sol tropical in situ; .- manque d‘ét~anchéité de l’intégrateur lors du tra-

vail sous averse, en saison trbs humide (isole- nielnt par ritsine spéciale des prises de branche- ment d u cAble et de I’cnregistreur) ;

- choix d‘une souIrce cl’cénergie autonome, stable et robuste ;

- poids et fragilité de l’équipeiiwnt p o ~ r le trans- port sur mauvaises pistes.

L’absence d’humidinii?tre adapté aux mesums en surface reste un inconvhient certain po~ i r l’obten- tion d’un profil hydrique coniylet.

Quelques exemples de secteurs d’études et premiers résulltats

On passe successivement en revue les études à caractère normalisé et extensif de mlesures sur bas- sins représentatifs, puis les études fines entreprises à la Tafaïna et à Korhogo.

Determination des paramètres du sol influant le cycle hydrologique.

Cette opération, dont .les objectifs [ a ! et les pro- tocolles de mesure [4] ont d6jà Pté publiés, se dé- veloppe depuis 1967 s u r 25 ensembles de bassins repritsentatifs étudiCs par I’ORSTOM dans la zone de la savane arborée sur sols ferrugi,neux tropicaux.

Chaque bassin fait l’objet d’une cartographie dé- taill6e des sols dressée par un pédologue de I’ORSTOM. Dans chaque uait6 de sol cartographimé, il est fait chois d’au nioins u n site de mesures. En cliaquc site, il est eLl’ectu6 :

- des cssais .tril!Ies de pCrnii.ahiliti. in s i f u par la nifitliode Porchcl;

- des prPLCven1cnts i1cstini.s h d6ternliner in vitro poteliitiel capillaire, teneur en inatière organi- que, porosi li., densiti. apl)arc~?te, etc.;

- six si.rics dc profils hydriques destinits à couvrir 1:i gamine c o m p l h (le varialions annuelles de la teneur o11 e a u du point de flitlrissement à la ca-

Rien h dire siir cette technique. Cependant sa mise en œuvre ,en sols tropicaux n’est pas exemptc

LA HOUILLE BLANCHE I No8-1969

pacite de rétention, chaque série comportant trois trous de prélèvements.

Dans ce programme d’études, outre la détermi- nation des paramètres, il y a une recherche métho- dologique destinée à apprécier la précision de la densité des mesures, recherche concrétisée par les questions suivantes : - combien de sites ,doit-on retenir par unité de sol; - combien de t row soat nécessaires en chaque

- la ,précision des mesures d‘humidité dépend-elle

La nature des sols tropicaux et la rigueur des con- ditions climatiques imposaient cette recherche mé- thodologique.

A titre d’exemple, nous mentionnerons les résul- tats obtenus sur le bassia de Nadjoundi au Togo (latitude 11” N) formé de sols fecrugineux tropi- caux lessivés, peu évolaés et minéraux bruts d’ori- gine non climatique d‘érosion sur roche-nière gra- nilto-gneissiyue. Neuf sites de pr6lCvements ont été retenus sur trois unités de sol; 525 prélèvements ont été effectués en triplant les mesures. On a admis que l,e *taux d’humidité wai était estimé au mieux en prenant la moyenne des -taux niesurés dans les trois trous, aux inênies profondeurs. Pour avoir des Cchahtilions indépenda-nts de variables aléatoires, on a calculé les lcarts relatifs de chaque taux d’humidité à sa nioyenne.

site;

du taux d’humidité, de la nature dn sol ?

L’a variabilité de ces écarts a été testée :

a ) E n fonction d o type de sol par comparaison de variances (test d e Snedeco,r).

L’influence du type de sol est possible, car la plu- part des résultats donnent une probabilité inférieure à 5 % pou!r des échantillons de 40 à 300 valeurs. Cette influence devra être précisée, car elle ne paraît pas liée systéiiiatiquenien,t à un type de sol déter- miné.

b) En fonction de la profondeur. Pour les 20 premiers centimètres, la dispersion

est plus grande que SUT tout le profil. L’&art-type passe de 0,183 à 0,159 po~i r ces deux groupements, ce qui doame des erreurs à craindre de 0,123 et 0,107 sur les mesures. Cela signifie qu’une mesure ponctuelle peut s’&carter relati\wiient de 10 à 12 % de la moyenne vraie cdans I’i,iitervalle-intercjuartile) si elle est prise quelque part clans le profil OLI en surface, niais évideniment à même profondeur. L’in- térêt de multiplier les prélèveiiients n’est donc pus superflu. Ainsi, dans l’exemple choisi, la précision siir la moyenne du taus d’humidité niesurée à line celitaine profondeur passe-t-elle, sur tout le profil, de 6,2 à 7,6 et 10,7 % selon que l’on effectue trois, deux ou un seul trou. Une pr6cision de 10 % sur la valeur de l’humidité est. possible avec trois trous en surface, un en profondcur; pour obtenir 5 %, il faadrait sis ~ T ~ L I S e,n surface, .trois en profondeur. Cette létude de prccisioii y21 IwriiieLtre d’optimiser les prélheni en 1s.

Ce!te rec~ici . i*~ir i~i i . t~ioi~oio~ic~uc sc 1)oiirsiiit SLII‘ t ous les bassins cl sur tous types de so,l rencon- LI&. P~~ra’ll~lenicnl, l a tli.tcriiiina’tion des param& tres de sol est en cours tl’6laborat-ion et p”iettra d’ici (feux ou trois a n s d’6t:il)ilir 1111 catalogue com- plet relatif’ aux bussins de I’OHSTObB en zone inter- tropicale, caialogiie qui wrn Ia base d’analyses muI-

tifactorielles à développer avec ;les caractéristiques hydrologiques pour en expliquer Ja variabilité par la connaissance du mklieu:

Le bassin de la Tafaïna.

Des études classiques du ruissellement y sont en cours depuis 1962. Un programme d’étude d‘infil- tration et de mouvement de l’eau dans le sol y est développé, depuis 1966, par P. Pouri-ut. Les carac- téristiques de ce bassin sont portées dans le tableau donné page suivante.

Dans PensenibJe, les sols sont peu perméables et le ruissellement apparaît pour une averse de 7 nini quel que soit ll’état antérieur d’humectation. Durant quatre années hydrologiques, de 1962 à 1966 [5], l’écouleiiie~nt a prélevé de 43 à 52 % des apports fluviaux, Pes pertes oscillant entre 48 et 57 %, aux- quelles corraspond un déficit d’écoulement de 580 à 810 mm. L’écoulement est permanent, l’étiage oscillant de 25 à 60 l/s. Le tarissement admet une représentation expoiientieille Q = Qo e-0~004t. Les ré- serves souterraines le l e r avril (étiage absolu en octo- bre) seraient de l’ordre dc 1 400 O00 1113, soil 300 m m de lame d‘eau.

ALI stade actuel, les études d’humidité du sol se cantonnent sur deux parcelles de 100 m2, sur unités de sol différentes et de pente variable. Chaque par- celle est équipée de plusieurs tulbes (polyéthylène et duralumiaiuni) pour descente de la sonde à neu- trons (HP, IP, E C 310 de la C.G.E.I.). Du programme de recherche décrit au premier chapitre, nous extrayons quelques exemples de résultats obtenus sur des points précis [3].

Bilan hydrique d’une averse. L’établissement d’un profil hydrique j usle avant

et juste après une averse permet de faire la part entre ruissellement, variation du stock @eau cle la m n e non saturée, pertes par kvapotranspiration. La rapidité de variation du taux d’humidité clans les 20 OLI 30 premiers centimètres du sol, la lenteur de cette variation en profondeur, rendent complexe l’interprétation des mesures. Les essais réalisés éva- luent à 30 et 50 $ environ les *pertes d’une averse, ce qui paraît élevé.

Indice d’humecíntion. La mesure ponctuelle à 10 cin de profondeur du

taus d’humidité présente une correlation ser1-k avec le coefncient (le ruissellement, dû 5 l’averse qui suit cette mesure. Cette constatation doit permettre une amélioration de la fonction de transformation pluie- d6bit.

Infiltration pendant i inc averse. Des niesures ponctuelles, à 1 O cni de profondeur,

rc‘alisbes nyec iinc catlcncc scrrPc, it partir du clé- l ~ u i d’une R\”x~, Iwmel tcn t , eii suivan1 I’c‘\loliltion d u t aus tl’humidi~i., tlc 1)ri.cisci. Ics conditions d’in- filtration.

La figure 1 iiioiitix! uii tel cxaiiiCw pour une p lu ic (le 22,5 nini suivie d’un ruissellenlent dc 2 inni. D’au- tres cssnis o i i L donIli. d c s r6sultats ~ o ~ ~ I ~ ) ~ I ~ : ~ I I I c s . I’. Pourriil esplique ainsi I:t \variation tln taus d’liumidité o1)servi.e [ 3 ] : << TI y n superposition

w ‘V

P. DUBREUIL

à 1,15 ni en 4 h 15 nin et ~l’accroissemenl du stock

sol d‘un voiJe plastique, de déterminer les conditions du ressuyage dudit sol saturé [7 ] .

La figure 2 montre la piwni8re partie de I’esp6- rimentation. Le front d’hunieotation est descendu

d’eau a {été de 183 inni clans l’intervalle: la viicssc ETP

Caracte‘ristiques des bassins de Korhogo et de la Tafaïna

Av11 II, AIAI JUIH j 4 4 3,6 O,F5 2,9

CARAC~RISTIQUE .

Situation géographique. .....

Topograp1ii.e. .............

Géologie. .................

Altération et sol.. ..........

Nappe. ...................

Vkgétation. . . . . . . . . . . . . . . . C,li m a t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Précipitations. . . . . . . . . . . . .

Evaporation. ..............

TAF A‘iN A

R&pub*i,que Mdgaclie, 35 km sud Tananarive. 19” 9’s. 47” 29‘E.

4,5 kmz. Relief accusé, sommets Q 1 G O O m d’altikude. Chutes SUT les thalwegs nom- breux.

Rliginatites granitoïdes, granites migmatiti- ques, quartzites et leptynites. Schistes paragneissiqules Brodahles en lavalra.

Altération sur 30 ni. Argile plus ou moins sablo-limoneux.

Sources pérennes à faMe débit.

Prairie h graniin6es. Rizières iles vallées.

Tropical austral d’altitude.

Novembre i mars. Cyclones I 350 mm/an ,(Gv = 0,21).

1 GOO min/an sur bac enterr6.

KO~HOGO

Côte d’Ivoire. Bassin d,u Bandama. 9” 25“. 5” 39‘W.

3,G3 kmz. Altitude 400 m. Relief moyen. Un seul thalweg naît au milieu du bas- win dans un markcage.

Granit calco-alcalin précambri,en.

Altération de O à 35 111. Sol ferrugineux tro- pical.

Nappe d’arène & exutoire superficiel plus haut que son fond (marécage).

Culture (mil, arachide) et jachères.

Tropical de transition nord.

Avril & octobre. 1 4 0 0 mm/an (Cv = 0,22).

2 O00 min/aii sur bac ent,erré.

de deux modes de pénétration de l’eau : d’une part mise en eau des gros conduits (porosité tubulaire ou niacroporosité), d’autre part le remplissage des micropores (porosité capillaire OLI niicroporosité) ; la porosité tubulaire serait responsable de la trans- inissioa rapide ,à des niveaux inférieurs d’une par- tie de l’eau - En de@ d’un certain seuil, l’apport d‘eau létant insuffisant, il y aurait ressuyage de ces gros ttubes et baisse de H %. La fin de ~l’averse, bien que faible, serait suffisante pour alimenter les mi- cropores et faire croître à nouveau H %. I1 ne s’agit encore que d‘ulne hypothèse de travail ... niais celle- ci corrobore in situ ce qu’avait démontré in vitro A. Féodoroff [ G I .

Saturation et ressugage d’un sol sous conditions

La mise SOUS charge constank du terrain conte- idéales.

gain préoédent. Le ressuyage .présente deux phases, l’une rapide pendant 18 li, l’autre lente ensuite; le point de passage d’une phase à l’autre correspond à la capacité de rétention. On a ainsi une méthode simple de niesure de celle-ci.

Approche de l’duapo transpiration réelle d’un sol. Durant toute la saison sèche, le sol reste à la ca-

pacité de rétention à partir de 2,301ii de profon- deur. Une série de profils ihydriques létablie durant cette saison permet donc d’évaluer les seules per- tes par évapotranspiratioa réelle.

La figure 4 montre I’exeiixple réalisé sur 151 jours du 22 mars au 21 août 1967. En tenant compte des pluies fines qui ont toutes été reprises par éva- potranspiraiion, on peut faire une estimation de la moyenne jouimali&re de ETK qui est présentée ci- dessous en face de I’ETP d’un bac enterré en eau

JUILLET

0,5O 3,0

0,25 4.2

tion. Les caract6risliques de ce hassin sont donnécs à La íigure 3 montre le ressuyage q u i 1)aixìt s’ei- c,i,tk de celles d e la Tafaïna, sur le tableau clkjà men-

fectuer par wile dkcroisslincc r6giiiii.i.c d u t:iiis t i on11 i.. IA pri.seiicc d’il iic n :i 111) I’ g h 6 rale tl’ari?n es d’huniidit6 sur tout I C profil saluri.. E n l( i0 11, la en parlie tlrainOe par .le thalweg du hassin offre perte par ressuyage a atteint 118 111111, soil 65 % du des conditions assez simples pour essayer une ana-

I l 592

LA HOUILLE BLANCHE / NO8-1969

16 17 18 Temps en heures

1 I

P.totale i 17h.15: 22,5mm= 22501. - 2 HYETOGRAMME D E L'AVERSE +I

50 -1

52,5mm/h=88l/mn i

^ I I I TemDs en heures

l ù

HISTOGRAMME W RUISSELLEMENT

15 ì 7 lù

I / Cinétique de l'infiltration durant une averse provoquant un ruissellement.

Kinetics of infillrution dnring (i storni mith runoff.

Profondeur Z en tm

1 O0 200 300 I/s I

64 h apres

5 0

Limite d'exploitation O 0

3/ Cinétique du ressuyage. Tube .sud. Parcelle k faible pente.

Kinetics of drying. Soiitli tube. Field with slight slope.

O

50

100

150

E u

m N

200

i

o c c c - n

Tube dural n o i

a 2 2 MARS 1967 A 22 MAI 1967 0 13 JUIN 1967 + 27 JUIN 1967 O 21 AOûT 1967

H J %

, Y

P. DUBREUIL

lyse de l’alimentation de oelle-ci. Des études de l’écoulement et du mouvement de la nappe sont en conrs depuis 1962. Durant trois années hydrolo- giques de 1962 à 1965 [SI, le ruissellement a pris 5 6 % de l’apport pluvial, l’écoulement de drainage de nappe 27 à 38 % ; la part du déficit a donc varié entre 56 et 67 % soit de 850 à 1050 mm (*l. Le bassin est trbs perméabloe puisque le ruissellement n’apparaît qu’après une pluie de 15 à 20 nim, selon l’état d’humectation.

Le débit de base, repr4sentatilf de la nappe, est assez sensible aux précipitations. I1 est assez bien lié à un indice d’humectation établi à partir des pluies antérieures avec décroissance exponentielle en fonction .du temps (forme Ih = I, e--OJDTt). Le tarissement est également exponentiel et de la forme

L‘ambition de la nouvelle orientation des reclier- ches en 1966 étaitt beaucoup plus grande qu’A la Tafaïna, puisqu’au lieu de se cantonner dans une première phase à opérer sur des parcelles témoins, on a tout de suite voulu étudier l’ensemble du bas- sin et de l’alimentation de la nappe. Sur 28 puits équipés pour contrôler le niveau de la nappe dès 1962, on a retenu 12 emplacements destinés aux mesures intensives d‘humidité. Fautc d‘antre moyen, les mesures ont commencé en l Q G G par prélèvements à la tarière. L’extrême dureté des sols ne permettait ni d’aller assez profond ni d’aller assez vite pour couvrir tout le bassin en 24 à 4811. Les résultats obtenus permettent de caractériser hydro- dynamiquement les sols, d‘étudier la variation du taux d’humidité jusqu’à 2 m, le long de l’année, de faire une estimation de la précision des mesures.

En 1968, une sonde à neutrons ayant été rendue disponible, des tubes ont kté mis en place aux 12 sites préoédents et les niesures entreprises après l’hivernage en novembre. L’exploration des 12 sites s’effectue en 36 h et se répète avec une cadence de 5 à 6 jours. A côté de cette exploration spatiale, une analyse fine du mécanisme de l’infiltration est réa- lisée en deux emplacements par l’exkution de pro- fils hydriques horaires dès le début d‘une forte pluie jusqu’à la suivante. Bien que la capacité de r6tention paraisse se maintenir en saison sèche à partir et au-delà de 1,50 ni de profondeur, deux tubes ont été descendus jusqu’à la nappe située à Sm.

Les points précis d‘investigation sont compara- bles à ceux de la Tafaïna : infiltration pendant une averse et bilan hydrique correspondant, évapotrans- piration réelle, alimentation de la nappe. Le slade actuel des résultats est de même mature et ne mérite donc pas d‘être présenté en détail. Le volume des données est évidemment près de dix fois plus abon- dant et le dépouilllenient laborieux ne permet pas d’espérer l’élaboration d’un modèle d‘infiltr a 1’ ion sur bassin avant un ou deux ans.

Q = Q, e-OJ05t.

~

[’) En 1967, :inni.e sklie, le déficit :I C t C dc, (i80 niin, snit 57 % de 1’:ipport pluvial.

P \

* Condusions

Les études analytiques de l’infiltration, du mou- vement de l’eau dans le .sol et de Palimentation de la nappe phréatique sur les bassins représentatifs de YORSTOM ont débuté en 1966. Elles sont en plein drheloppement actuellement sur la Tafaïna et à Korhogo, d’une part, sur vingt-cinq ensembles de bassins représentatifs anciens, d‘autre part.

D’ores et déjà, le volume de l’information collec- tée est considérable.

L’analyse systématique de la précision des me- sures et de l’optimisation de la densité des points d’observations est un premier stade qui devra être i

très rapidement atteint. La connaissance du mécanisme de l’infiltration

lors d‘une averse, de l’alimentation de lia nappe, de l’évapotranspiration réelle et du bilan hydrique complet d’une averse et d‘une saison des pluies re- présente le second staade sur lequel quelques idées claires se font déjà jour.

La synthèse de ces connaissalices et analyses suivra dans un troisième stade selon plusieurs direc- tions : influence du milieu physique (sol) sur les caraotéristiques hydrologiques, amélioration du mo- dèle de transformation pluie-débit et construction parallhle d’un modèle d‘infiltration.

Obtenir des résultats complets sur ces divers thè- mes dans deux ou trois ans paraît satisfaisant si l’on reconnaît la complexité bien supérieure de ces phénomènes par rapport au ruissellement, et les difficultés de travail sur le terrain en zone tropi- cale.

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- ^

s p., 1 4 fig., 1968. 181 Serv. Hytlrol. OIXSTOM. - Etude de ruisse1:lement sur

le 1)assin versant de I~orliogo (Cate d’Ivoire). Campagne 1 Wi2-1965. 1 3 udc d’hyd lologic (le surface, C.I.E.H., riiultigr:1plii6, 2 tonics, 1966.

LA HOUILLE BLANCHE / No?-1969

Discussion Président : M. BGAUXONT

Après l’exposé d,e la communication de M. DUBREUIL, M. le Pr&iÜent remercie les deux auteurs de celle-ci et ouvre l a discuosion. M. DUBREUIL pose Q M. FEODOROFF la question suivante: << Vous avez mont.ré dans votre co”munication de ce

matin que dans vos niesures dc la capacité au champ >>, il y a une rupture très nette entre la phase de ressuyage a rapide I) et la phase de ressayage lent I). Nos propi-es expériences - qui diffkrent dcs vôtres par le fait que nous imposons au tcrrain une charge hydraulique cons- tante - corrobocent ces écarts entre les vitesses de res- suyage au début et à la fiu d u processus. Dans ces condi- tions, comment dléfinir la capacité de rétention du terrain dans chacun des deus types d’essai visbs oi-dessus ? >>

M. FEODOROFF í-&pond : L’expérience montre que le profil hydrique en cours

d’arrosage varie avec les conditions ,d’apport de l’eau. La teneur .en eau croit avec l’intensité et on obtient rraifscm- blablement la valeur l a plus @levée avec l’infiltromètre de surface (ou apparcil de Müutz) que vou’s utilisez. Après l’arrosage, on observe dans tous les cas, une redistribu- bion avec un stade rapidc et un .stade lent, le premier étant d’autant plus d6veloppé que l’huniiditi. in’itiale est grande et donc l’intensité élevée. Ge phénomène est illustré par la figur.e ‘i de mon n i h o i r e .

a Quant à l’effei: de Ia << dose >) d‘wrosage, j’ai voulu en figure 14 mon.tr.er qu’il existe, e t pour le souligner, j e n’ai présenté que le débnt du phénomène oh les courbes sont nettement distinctes. A la longue, elles finissent par se rejoindre .de fac;on analogue à ce qui est représenté en figure 7.

e Pour la d6.lermination de I a capacité ,de rétention i1 s’agit donc d’estimer, à partir des données expérimentales, la valeur .de l’h,umidit6 pour laquelle le res.s’uugage cliange de rythme, C e l t valcur d’liuniidité ne dépend pas des parn- mktres ,de l’apport ,d’eau (hauteur, int,ensité) alors que ces paramètres interviennent sur la durée de la phase de ressuyage rapide. C’est une des .raisous pour lesquelles les méthodes anciennes à e terrain, prkonisant de mcsurer l’humidité d,u sol un certaiu temps, f i s é à l’avance (2411 à 48h), après l’arrosage ne sont pas fidèles, car on se txouve alors, suivaut les conditions i,ni,tiaIes, sur un point

‘quelconque de la courbe li = 1 r f ) . En outre, il n’y a aucune raison pour quc .des sols diff6rents réagissent de m&me manière à tel ap.port .d’eau. Au co’ntrai,re, d’après toutes nos observations, les caractdristiques du sol intervienncnt, de façon notable, sur la cinétique de la redistribution, en interaction avec les paramètres de .la pluie (Cf. équa- tiou 7).

a En conclusion, on pcut mesurer la capaoilé de retention au champ, h partir de n’importe quel type d’arrosage. L’essentiel est d‘avoir une d:ensité de mcsures suffisante au début de Ia redistribution et d’interpréter ces mesures dkprès la variation de teneuir en eau >>.

Vous avez, dit BI. DUHIIEFIL, t ir& de vos esp6riences UIW relation entre la vites.se c1’~i~iifiltr~~~tioii et la vitesse du front; .celle-ci fait intervenir les paramètres ,!L et TrL qui vous paraissent &tre les carnctbristiques du sol étudié. CC point inltércsse pnrticuliki-cmcnt .l'hydrologue qui cliewche a étal)lir une carte e Iiyclrodynaiii~ique )> des sols d’un bassin versant. Avez-vous pu r6p6ter v0.s espériences SUI‘ plusicurs types d e sols - remani6s ou non - et comparer les essais faits sur 1111 S.chantillon n u Laboratoire avec les essais faits su r le terrain ‘? >>

Li1 c:lr;1cteI-is:lIion d e s types de sol par leur colnpor- temeut I iydri~ lo~ic~ui* , rGpi)iid AI. F I ~ I ) ~ I I ~ F I ~ , ;i &ti. et cst un dc nos soncis n1;ijcui.s. Les r k u l t a t s de notre travail de Inlioratodrc (tableau 1) ont permis d’i.t:ililir d e quellc fayon on ponvail abortìcr le prolilh~ile et ceci, ii partir d’exp6riences r(.alisS.cs SUI’ un nombre lienit6 de inateriaus. Vous remarquerez, cepend:~nt, que SUI’ l es sis sols ftudiCs en laboratoire, i.1 y :I d e u s horizons (l’un, organique, l’clutre 11011) t l k ~ i i limon loessicl1le rejwdsentatif des terres des grmdes pla.ines c6r6alihres du 1):issin Parisien, deus ho-

rixons d’un sol sableux, ainsi que deux horizons d’un sol ferralitique non a gonflant 2 mais argilo-sableux. Sans, bien entendu, couvrir Qoute la gamme de granulométries et des formxtions pédologiques, ces sols représentent des ter- rains assez typiques. Par ailleurs, comme i.ndiqué dans mon rapport, j’ai fait intervenir le pavamètre < structure 2.

I1 nous était diffcile, nu départ, d’étudier un plus grand nonibrc de sols car nos moyens étaient fort séduits. De plus, l’ajustement de la relation V = f (I) a díì &tre fait manuellement, ce qui h i t long et assaz mal commode Atant donné la forme exponentielle de l’équation. Mais le choix de cetle dernière nous a été imposé par les données expé- rilmenfales qui impliquaient des contraintes aux bornes.

La tran,sposition de cet:t,e approche à des comportements in situ, semble permise au vu des quelques ,résultats que j e v0u.s ai présentés. En effet, nous avons monbré deux cas pirésentan,& une crolissance dc V (cette donnée est d’ailleurs meilleure au .champ qu’en lalioratoire, car elle porte sur la zone de transmission et non pas sur I C Cront en fonc- tion 6.e I. Ces d.eux points ne nous permettent p.as, bien entcndu, de vhrificr la validité de notrc équation, mais ils con~finnent la tendancc pirkvue. Notre objectif resete de re- cue ill ir .suffisam ment d’in f o m a ti oils pour ob tei1i.r une .rela- tion avec 5-6 points. La grosse difficulté est d.e rencontrer, dans les conditions na:t,urelles, dcs situations oh d’une fois i l’autre, tou.tes clioses sont égales, sauf la variable que l’on veut étudier. Mais je pcnsc qu’avec de la p a t‘ ience, on doi,l pouvoir y arriver. Il n’est pas exclu qu’avec les don- nées ainsi recueillies, on puisse tenter un autre type d’ex- ploitation, en ajustant h I, non plus la vitesse d’infiltration mais le t a u s de remplissage du sol par l’eau. La viponse aux pro1)lènies posés serait alors plus directe. En particu- lier, I’estiniation dc la capacité limite d’infiltration POUT- rait Btrc olitcnue en résolvant I’équation pour m e teneur cn cali (huiniciitd pr6cxistantc plus taux de remplissage) égale, ou quelque pcu inférieuire (ce qui correspondrait iiiieux à la réalit&), à la porosité totale.

Pour revenir h In cara,ctCrisation des types pédologiques CII lalioratoire, une tcntative a ét6 réalisée, il y a un au p i i - Maigniant el Guerin. Conime elle &tait prometteuse, la questioii a été reprisc à la Station Agronomique de C l i L l o n s - s u r - ~ ~ l ~ ~ ~ ~ ~ i e . 31. I3ALr.w qui s’en occupe, qourrait peut &trc vous fournir des informations à cet égard.

M. BaLLII: apporte les prkcisions suivantes sur ces études: a) Etude de L’infilfrcilion dans les colonnes de sol non

A Ia Station d’Agronomie dc Clillons-sur-Marne, l’étude expérinientalc de l’infiltration dans des colonnes de sol non rernanié a ét6 reprise (Ball i f et Maigniant).

Au cours d e l’hiver 1969, les colonnes de sol ont été pré- Icr6es. Les mesures d‘infiltration sont actuellement en cours de rCalisalion. 1)) I-’rélèuenient des colonnes de sol non renmnid.

Sur l’un d e s c8tds d’une fosse pédologique, des tubes en plesiglnss, de 8 mi de di:imètrc et de , 120 cm de long, sont d,csceiidus progrcssivement dans .le sol par << battage en \&%kuit que les niveaux sup6ricurs du sol dans le tube et sur IC termin soient identiques, nfii: de ne pas tasser la carotte d e sol prelevée et de ne pas modifier la densité

1,es tubcs sont ensuite pcs6s r6gulihre.ment au cours du dcss6chenient. :ifin de coninience,r 1’:irrosagc sur un profil de sol sec. c ) .-i rrosriye ( I I I Itcl~orcifoire.

Lin s y s t h m e d’nivosngc, naint tenu i temp(.r:~twre cons- t:i II tc, est instal I i. ;ifì n tl’assuwr ‘tine i II t ensi€(. con st ant e

(:CS colonncs àe sol non reinani(. permettront d’Ctudier

tliff~?rents types d.c sols : rendzinc sur craie, rendzinc sur c:ilc:iirc dnr (Portlandieii), sol 1r1’uii lessive, sol peu i.volué SUI’ s:111le :1ptien.

A l . D s r , ~ r a , ~ ~ ; n s’6tonne que hI. Dun1~eu11. ait critiquc l’eln- ploi des tensioinktres e t des appareils électroniques, alors

remanik.

apparente du sol.

]“Il‘l:lnL tr1ute I a durcc .tie I’es~~i.rilllent:ltioll.

I’;t\.;lncelnent du Trollt t l ’ I ~ , ~ ~ ~ i l c c t ; ~ t i o ~ ~ SU^ d.es 1jrofils de

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t % ’i

@ P, DUBREUIL

que 1’O.R.S.T.O.M. a été le pionnier de l’application de cet appareillage en Afrique. M. DUBREU~L répond qu’il a voulu simplement souligner l’extrême difficulté d’utiliser, efficacement, en pays d’outre-mer, des appareillages quel- que peu complexes.

Effectivement, concède M. RODIER, nous avons beaucoup hesité avant d’employer la sonde à neutrons. Dès son arri- vée à Madagascar, M. Pourrut a trouvé des sondes à neu- trons donnant des résultats très inégaux. I1 s’est exercé ?I utiliser cet appareil, e t au bout d’un an, on pouvait consi- dérer que les mesurcs â l’humidimètre étaient devenues des mesures de routine. Ce n’est qu’à partir de cette époque qne M, Pounrut a été autorisé à utiliser cet appareil pour assurer les mesures d’humidité du sol. Nous avons, devant les résultats obtenus, encouragé nos hydrologues de Côte- d’Ivoire utiliser le meme appareillage. Mais à Abidjan comme à Tananarive, il y avait un excellent technicien du C.E.A. qui d6pannait les appalreils à chaque défaillance. Sans cela, il aurait ét6 impossible de les utiliser en Afrique. Si avant ces essais, kr. Pourrut nous avait proposé l’emploi de ces appareils délicats, ccla lui aurait été refusé. Nous pensions suivre l’humidit8 du sol par de très nombreux prélèvements et des pesées des éehantillons humides et secs. Ceci avait déjà été fait par un cie nos p&lologues, P. Audry qui, au Tcliad, a\ ec plusieurs milliers d’analyses par an, avait pu suivre dc fason p:ii-faite les variations d’humi- dit6 a u s diverses profondeurs. Nallicnreusement, B Iiorliogo, u n technicien trop tltilloii n’avait pas pu arriver à l a ea- dencc nécessairc pour obtenir des mesures assez serrées dans le temps, par la niéCliode gravinidtrique. Nous n’avons pas parlé des tcnsionièbrcs qui correspondeut B une initia- $tive heureuse de Ar. Dcgallicr, ct clont nous n’avons pas dérelopp6 l’emploi, pensant arriver h des rksultats plus nombreux et plus complets par la méthode gravimktrique.

J’appnrterai un petit complément à ce qu’a dit hl. Du- BREUIL en parlant d’un de nos objectifs sur ces deux bassins: l’i?tahlissement d’un bilan complet sulr de courtes périodes, semaines ou déc:idcs, pcrinettant peut etire d’ar- river B réaliser un de nos r8vcs : déterminer l a recharge natiwclle d e la nappe i partir uniquement des données plu- viométriques, comnle nous I C faisons dkj i pour le ruissel- lement. Sur les deux l)assins, nous connaissons bien, jour par jour: précipitations, ruissellcmcnt et variations de niveau de la nappe; mais d , a s facteurs nous manquent: la auantitd d’eau comnrise dans I n zone de sol non saturéc,

Notons que nous avons tous les éléments pow faire un bilan compIet mais à l’échelle annuelle seulement.

M. LEFROU a noté que M. RODIER cherchait à déterminer deux t m e s inconnus d u bilan par mesure de l’humidité dans le sol lion saturé. I1 pose la question suivante:

a A-t-on une idée de la façon dont on pourra introduire quantitativement ces résultats dans les bilans, vu les dif- fi,cultés rencontrées par M. MUTIN pour déterminer des flux à partir des seules mesures d’humidité ?

D’un Cchange de vnc entre MIM. RODIER, DUBREUIL et MUTIS., il ressort que les études sur ce point se poursuivent de divers côtés mais qu’il est encore trop tôt pour préju- Ser de leui-s résultats.

A propos d’une remarque de M. DUBREUIL, Al . HENIN fait Ia mise au point suivante:

(( Je ne pense pas que les pédologues doivent répondre directement à la question que volts avez posée. Ils ddfinis- sent le sol d’une manièrc globale en le considérant comme un système caractérisi! par sa dynamique. Celle-ci imprime des caracteres .pal-ticnliors aux inatériaux qui vont SC manifcster par exemplc dans le comportement vis-à-vis de 1’eaTI. )>

Ar. R ~ b i f i s i f i i i ~ s souligne qd:i ddfaul d’unc estimation di- recte el prbcise du stock d’humiditi? du bassin, l’hydro- logiic peut souvent se contenter c1’cs;timer ,les (< pertes > d’une aversc au moycn d‘une coi.ri.lation dans laquelle in- tc~viendront - en quelque sorte, B titre < d’indice >) - les valeurs de l’liumidité du sol, mesuirées sur un profil (<type >, judicicilscment choisi dans le hassin étudié. Peut-&tre, la valcur de la résistance électrique entre deux ou plusieuvs prises de Cerre (spécialement ktablies et entretenues) serait- elle un indice suasant pour csrtaines applications. 31. Duijnmm confirine l’inter& d’une telle approche en

résumant les résultats d’une tentative faite sur le bassin de la Tafaina. Le Caus d,’humidité, mesuré à 1Ocm de profondeur, pirbsente, dit-il, une liaison très étroite avec les coefficients de ruisselleinent que nous mesurons siir la m h e parcclle, ct par conséqucnt, il y a effcctivement, dans la prise en compte (le ce taus d’humidité, la possibilité d‘une cstiinatiou plus prkisc que celle donnée par des in- dices de saturation classiqucs. U n procCdé analogue est d’ailleurs utilisé a u s U.S.A. par certains liydrologues du hlinistbre de l’Agriculture.

les pertes réelles par érapatranspirntion, d’oh l a nécessité AI. le Prksidcnt clôt l a discussion ct ICre la si.ancc eli d’études lysimétriques et dc incsures de l’humidité du sol rcmerciant toutes les personnes qui ont contribué B faire en différents points du ì):issin ct li diverses profondeurs. des discussions uu dialogue particuliCrement fructueux.

Abstract

Analytical investigations by B.R.S.T.O.M. of infiltration, water movement in the ground and aquifer recharge in representative basins

For nearly twenty years 0.H.S.T.O.hL hydrologists have heen investigating runofl’ i n SO-odd groups of representat ive basins in inter t ropical and a r id regions. Due to dillïculties experienced in establishing a rainfall /runoK transformation mo- del they a r e no\y concentrat ing their efrorts on the analysis oí’ the I-eiiiaining te rms of a storni shower water balance, i.e. infiltration, storage and inowiiient of the water i n an uns:itur:itcd ground zonc, a n d aquifer recharge.

This i i a v line of research started in about 1 9 N and is now developing.

The accurac> ant1 qii;ility o f grayimetric ant1 neutron 1) robe Iiiwsurenieiits a rc discussed. \\‘hat is iil[JSt important is tha t the l i l i ~ . l ~ Iiicasureiiienl e r ro r cai1 be estaljlishcd I J ~ var iance analysis.

Ref’crc.ncr i \ also itratlc l o . teniatic stiin(1ardised iiieasiiretiien~s of thc Iiydrodynaniic charactcristics of ferruginous t ropical sui14 i n 2.5 groups of 1 ins, the I)iirpose of‘ which \WS ì o obtain :I 1):isis o f coiiilxirison between basins with :I view to :inalogiic processing of‘ t h e inforiiiaí ion.

I)etailcd stiitlies a rc i l l ])i-ogress on elcnientary basins ot 3.1; scj.kiiis. a i i d 5 sq.kms., the former on grani t ic sandstone i n the North lvury Coasí rcy$oii (I<orhogo) ;riid Ihc> 1:iikr on s1i:tlc an,1 graiiilc i n the M;tlag;isy upl:iiids (’l’af:tina). T h e first concrete rcsufts obtained a r c prcseiiied, c.onccrning var i a i ions i t i t he \yater profile under the ell‘ect o f storni rainfall caus- ing a flood, estimated true dry season e v ¿ i ~ ~ o ~ i - ¿ i n s ~ ~ i i ~ a ~ i o n , th? process uylicrel)y :III initially d r y soil IWColllCS SatLIrnted and then dr ies out again.

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