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Modélisation de l’érosion hydrique
à l’échelle du versant et du bassin versant
dans un contexte sahélien Cas du bassin de Tougou au Nord du Burkina Faso
R. YONABA, Doctorant en 1ère année
Email : [email protected]
Direction : H. KARAMBIRIa, A. BIAOUa, A. L. MOUNIROUa, D. NIANGa, P. QUELOZb
14 Juin 2016
Doctoriales 2iE 2016 - Fondation 2iE Thèse financée par la Convention CEA/BM
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Plan de la présentation
17.06.16
Problématique
Objectifs de recherche
Méthodologie
Perspectives
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La dégradation des sols, menace environnementale pour l’Afrique Sub-saharienne (Boyer, 1963; Roose, 1994)
■ BF : 11 % des terres dégradées sur le Plateau Central, 34 % dans la région du Nord (SPCONEDD, 2006)
■ Des populations qui tirent du sol leur subsistance
Erosion hydrique des sols
■ L’une des formes de dégradation des sols les plus répandues
■ Associée aux processus de pertes en nutriments ( Sivakumar, 2007)
Introduction
17.06.16
Erosion hydrique dans le Sahel
1983
1995
Source : EROS Data Center International Program,
U.S. Geological Survey
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Le paradoxe du Sahel, une abondante problématique (Chaffard, 2009)
Les pluies gardent leur intensité (Albergel, 1987)
Une baisse des précipitations : 15 ~ 30 % (CILSS, 2010), mais une hausse es
écoulements : 20 ~ 60 % (Mahé et al., 2002; Yonkeu, 2002)
À toutes les échelles…
Plusieurs études récentes au Burkina Faso liant érosion du sol et :
CES (Reij et Thiombiano, 2003; Zougmoré et al., 2004)
Qualité des sols (Visser et Sterk, 2007) et économie durable (Sedogo, 2002)
Mesures, programmes :
PAF (1981), PATECORE, CES/AGF (1988), PNGT (1993), promotion des techniques
CES (Zai, diguettes, cordons pierreux, demi-lunes, RNA)…
Problématique (1/3)
17.06.16
Le débat sur l’érosion hydrique
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La dynamique spatiale du phénomène d’érosion est peu abordée dans la littérature scientifique (Zhang et al., 2004; Summerfield, 2005)
Dispersion spatiale du processus dans un paysage complexe ?
Aspects d’érosion/déposition de sédiments
Considérations essentielles : quels sont facteurs dominants aux différentes échelles ? (Slaymaker, 2006)
À la parcelle : érodibilité de la surface offerte, capacité d’infiltration …
Au versant : pente, rigoles, ruissellement, …
Au bassin versant : variabilité des sols, végétation, relief, dispersion spatiale de l’intensité de pluie, occupation des terres …
Avènement de modèles érosifs spatialement distribués associés aux SIG
Problématique (2/3)
17.06.16
Nouvelles orientations de la recherche en matière d’érosion hydrique
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Problématique (3/3)
17.06.16
Objectifs de recherche
• Caractériser le processus d’érosion et de redistribution
spatiale des sédiments à l’échelle du versant et à l’échelle du
bassin versant
• Simuler des scénarios d’aménagement à l’échelle des
versants et caractériser leur impact sur l’érosion
• Proposer une cartographie des zones à risques majeur
d’érosion à l’échelle du bassin versant
Fournir une meilleure compréhension de la dynamique spatiale
de l’érosion hydrique par la modélisation à différentes échelles
dans le contexte sahélien
717.06.16
Superficie : 37 [km²]
Pluie moy: 616 [mm]
Site d’étude (1/2)
Cultures : 79 %
Sols nus : 21 %
Cultures : 81 %
Sols nus : 19 %
Cultures : 63 %
Sols nus : 20 %
Végét. : 18 %
Cultures : 57 %
Végét. : 43 %
Evolution de l’occupation des terres à Tougou
de 1972 à 2002 (Diello, 2007)Localisation de Tougou (Koussoubé,2006)
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Bassin versant Tougou :
186~300 [t/km²/an] (IWACO, 1990)
140 (paillage) à 650 (labour) [t/km²/an] (Yacouba et al., 2000)
392 ± 110 [t/km²/an] (Mounirou, 2012)
Province du Yatenga
200 à 300 [t/km²/an] en zone cultivée et 350 [t/km²/an] aux exutoires (GERES,1965)
180 à 300 [t/km²/an] des hauts de pentes aux milieux de pente (Cortin, 1963)
Site d’étude (2/2)
17.06.16
Quelques ordres de grandeur de l’érosion
Erosion spécifique sur quelques petits bassins versants en
Afrique (Mounirou, 2012)
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Versant
Soil catena (Kirkby et al., 1996)
Méthodologie (1/4)
17.06.16
Echelles de modélisation
Bassin versant
Connectivité hydrosédimentaire
versant - exutoire ?
WEPP
Water Erosion and
Prediction Project
WATEM/
SEDEM
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Méthodologie (2/4)
17.06.16
À l’échelle du versant (1/2)
BV1BV2
BV0
Découpage en versants (sous-unités)
Comparaison de l’érosion sur versants
suivant les états de surface
Conceptualisation du sous BV
WEPP
Water Erosion and
Prediction Project
Flanagan et Nearing, 1995
OFE : Overfland
Flow Element
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Méthodologie (3/4)
17.06.16
À l’échelle du versant (2/2)
Sections de jaugeage évènementiel
aux exutoires BV1 et BV2
• Hauteurs, débits
• CDF et MES
Points de prélèvement sur transects de pente
• Profondeur : 1 [m]
• Détermination des propriétés :
• Physiques (forme, gradient de pente)
• Chimiques (C, N, P, K, MO, CEC)
Rasters :
• MNT
• Climat
• Sols
• Occupation des Terres
Simulations : Impacts de diverses options
d’aménagement des versants sur l’érosion ?
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Méthodologie (4/4)
17.06.16
À l’échelle du bassin versant
Section de jaugeage
évènementiel
à l’exutoire
• Hauteurs, débits
• CDF et MES
Van Oost et al., 2000
Van Rompae et al., 2001
Input Rasters :
• Modèle Numérique de Terrain
• Carte de Mise en Valeur des terres
(cultures, forêts, pâture, sols nus,…)
• Réseau hydrographique
• Carte d’érodibilité du sol (K-factor)
• Carte d’érosivité (en zone de culture)
Output :
• Pertes en sol nettes
• Dépôts et sédiments transportés
Modélisation avec WATEM/SEDEM
Perte en terres : RUSLE (Renard et al., 1997)
Transport solide (Verstraeten et al., 2002)
WATEM/
SEDEM
Modèle empirique, Spatialement distribué
Comparaison
avec les mesures
effectuées
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Meilleure compréhension de la dynamique de l’érosion sur le bassin
versant de Tougou
Quantification et caractérisation du phénomène à diverses échelles
Identification des pratiques CES efficientes pour une meilleure stratégie
de récupération des terres pour la stabilisation des versants
Cartographie des zones à risque majeur d’érosion sur le bassin de Tougou
Outil essentiel au niveau décisionnel dans sa stratégie de gestion des terres
Perspectives
17.06.16
1417.06.16
Merci pour votre aimable attention…
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