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P l a n

Evaluation des facteurs et processus de l'érosion et de la déposition des sols dans un environnement

de montagne méditerranéen (Maroc)

Faculté des Sciences et Techniques de Fès

Université Sidi Mohamed Ben Abdellah

A. EL GAROUANI1, A. TRIBAK2 & M. ABAHROUR3

Laboratoire de Géosciences et Environnement , FST de Fès, Maroc

Laboratoire d’Analyse Géo-Environnementales , FLSH Saïs, Fès, Maroc

1

2

3 Faculté Polydisciplinaire de Taza, Route d’Oujda, B.P. 1223 Taza, Maroc

Problématique et ObjectifsMéthodologieCartographie de l’occupation du sol Modélisation de l’érosion nette des solsConclusions

P l a n

International Conference on Sediment Transport in Hydrological Watersheds November 14-17, 2012 Istanbul, Turkey

Situation géographique de la région d’étude

430 000

425 000

420 000 m

635 000630 000625 000 m

Oued TletaAfrique

Océanatlantique

Maroc

Algérie

Mauritanie

Superficie : 123 km2

Altitude max : 1373 mAltitude min : 560 m


Région d’étudeBassin versant de l'oued Tlata d'une superficie d'environ123 km2, est située dans le pré-Rif oriental au Nord-Estdu Maroc avec une topographie accidentée dont lesaltitudes varient de 560 m au niveau de l'exutoire à 1373m au point le plus élevé (Jebel Azdem).


ProblématiqueClimat est marqué par de forts contrastes saisonniers et desprécipitations très irrégulières.Formations géologiques sont constituées des terrains marneuxtertiaires dans une structure marquée par des charriages.Densité humaine dans la région est importante (76 h/km2) et laplupart des versants sont totalement dénudés et mis en culturece qui a aggravé les problèmes d’érosion.Sécheresse a accentué le processus de dégradation desressources naturelles (eau, sol, végétation) et par conséquent,des mouvements migratoires des populations.


y = - 5,76x + 640,21R² = 0,2

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.019

71

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

Préc

ipita

tion

(mm

/an)

Années

Tendance des précipitations dans la région d’étude


y = 0.0185xR² = -0.498

-

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.8019

74

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Coe

ffici

ent d

e ru

isse

llem

ent

Années

Capacité de drainage du BV : Coefficient de ruissellement


Objectifs

Notre étude consiste à intégrer les modèles d’évaluation del’érosion (RUSLE : Revised Universal Soil Loss Equation)et de déposition (Sedimentation) du sol et de localiser leszones prioritaires pour d’éventuelles interventionsd’aménagement. La prise en considération desphénomènes d’érosion et de déposition en même tempsdans l’étude du processus de dégradation du solreprésente l’originalité de cette contribution.


Données utilisées

Cartes géologiques, topographiques et pédologiquesImage SPOT-HRV :(25 novembre 1994)Images Landsat TM :(09 -02-1987, 25 - 04 -2000 et 24 -10 -2002)

Photographies aériennes 1 / 20 000 :(28 -04 -1986)

Données climatologiquesObservations et mesures sur le terrainAutres données


Méthodologie

Utilisation des données de la télédétection pour une connaissancespatialisée des facteurs de différenciation de l'érosion (occupationdu sol, importance du couvert végétal, …).Usage du SIG pour des opérations d’analyse et de modélisation desprocessus d’érosion et de déposition du sol.Pour le suivi multi-temporel de l'érosion à l’échelle du bassinversant, quatre images satellitaires ont été utilisées (des imagesHRV de Spot et TM de Landsat).

Démarche utilisée est basée sur les opérations suivantes :


MéthodologieSpot HRV, Landsat TM, ETM+, visite du terrain

Analyses du sol et carte pédologique

Données climatologiques

Cartes topographiques

Photographies aériennes et visites du terrain

Cartographie de l’érodibilite des sols

Numérisation et élaboration de MNT

Traitement d’image Occupation du sol

Cartographie de l'érosivité des pluies

Cartographie des pratiques antiérosives

Facteur C

Facteur KFacteur RFacteur PFacteur LS

RUSLE

Carte des pertes en sol

Sedimentation

MNT

Polygones homogènes/RUSLE

Pertes en sol par polygone/RUSLE

Carte des pertes en sol nettes


Cartographie de l’occupation du sol

Les opérations de traitements d’images de télédétectioneffectués pour la cartographie de l’occupation du solsont :

Interprétation visuelleClassification dirigée (Seuillage uni-bande et multi-bandes)Traitements post-classification Combinaison d'images : L'analyse multi-temporelles


Compositioncolorée : image Landsat ETM+

Exemples de paysages correspondant aux différents typesd’occupation du sol identifiés dans la région d’étude

Céréalculture

Céréalculture/arboriculture

Badlands/terrains incultes

Oliviers

ReboisementForêt claire

Évolution de l’occupation du sol dans la région de l’oued Tleta09/02/1987 15/11/1994

25/04/2000 24/10/2002

430

000

425

000

420

000

m

635 000630 000625 000 m 635 000630 000625 000 m

635 000630 000625 000 m 635 000630 000625 000 m

430

000

425

000

420

000

m

430

000

425

000

420

000

m43

0 00

042

5 00

042

0 00

0 m

Carte d’occupation du sol de la région de l’oued Tletaà partir de l’image Landsat ETM+ de 24/10/2002

635 000630 000625 000 m

430

000

425

000

420

000

m

Variation de l’occupation du sol en fonction du temps (en Km2)

Types d’occupation du sol 1987 1994 2000 2002 % de variation(1987-2002)

Badlands/Terrains incultes 6.86 7.82 10.13 11.49 67.50

Céréaliculture 92.88 87.61 80.39 74.82 -19.44

Céréaliculture /Arboriculture 10.62 10.95 16.56 19.73 85.79

Oliviers 7.34 10.97 10.44 11.29 53.84

Reboisement 1.86 2.00 2.14 2.08 11.87

Forêt claire 1.15 1.29 1.06 1.25 8.53


Modélisation de l’érosion et de la déposition du sol


Principe du modèle d’érosion : RUSLE

A : pertes de terre annuelles moyenne (T ha-1 an-1) ; R : indice d'érosivité des pluies (MJ mm ha-1 an-1) ;K : indice d'érodibilité des sols (T ha MJ-1 mm-1) ;

LS : facteur topographique intégrant la pente et la longueur de pente ;

C : facteur de protection du sol par la couverture végétale ;

P : facteur exprimant la protection du sol par les pratiques agricoles.

A = R . K . LS . C . P


Spécificité du module RUSLE intégré dans le logiciel du SIG IDRISI Andes

Le module RUSLE intégré dans IDRISI calcule nonseulement les pertes en sol pour chaque pixel de la grillemais groupe également les pixels dans des polygoneshomogènes basés sur les critères :

de pente,d'orientation de pente etde longueur de pente

Ces critères peuvent êtres réglés par l'utilisateur.International Conference on Sediment Transport in Hydrological Watersheds

November 14-17, 2012 Istanbul, Turkey

Carte des polygones homogènes établis

par le modèle RUSLE

Erodibilité de différentes unités pédologiques

Type du Sol Facteur K Sols peu évolués lithiques 0.32Sols peu évolués régosoliques 0.44Sols peu évolués d’apport alluvial 0.39Sols peu évolués d’apport colluvial 0.27Vertisols 0.36Sols calcimagnisiques-rendzines 0.27Sols Calcimagnésiques bruns calcaires modaux 0.23Sols calcimagnésiques brun calcaire vertiques 0.22Sols fersiallitiques 0.46


Nomographe permettant une évaluation du facteur K d'érodibilité des sols (d'après Wischmeier, Johnson et Cross, 1971)

Les valeurs du facteur C par type d’occupation du sol

Types d’occupation du sol Facteur C

Badlands/ Terrains incultes 0.75

Céréaliculture 0.26

Céréaliculture / Arboriculture 0.25

Oliviers 0.28

Reboisement 0.15

Forêt claire 0.08


Indice d’érosivité des pluies

R : valeur moyenne de l’agressivité des pluiesP : précipitations moyennes annuelles (mm/an)P24 : moyenne des pluies maximales en 24 h dans la période

considérée.

R = 143 Log ( P . P224 . 10-6 ) + 89.7


Facteur topographique (LS)

L'approche utilisée est basée sur lesprocédures et les équations de Renard et al.1997. Pour calculer les facteurs L et S, ons’est basé sur le MNT du secteur d’étude à20 m de résolution.


Modèle Numérique du Terrain Carte des longueurs de pentes


MNT et Réseau hydrographique

635 000630 000625 000 m

430

000

425

000

420

000

m

635 000630 000625 000 m

430

000

425

000

420

000

m

Carte des pertes en sol établie par le modèle

RUSLE (t/ha/an)

Pertes en sol moyennes par type d’occupation du sol calculées par RUSLE (t/ha/an)

1987 1994 2000 2002 1987-2002Types d’occupation du sol

Perte en sol moyenne




Moyennegénérale

Badlands/ Terrains incultes 355.02 349.14 323.57 307.32 333.76

Céréaliculture 83.67 81.51 82.62 81.33 82.28Céréaliculture/Arboriculture 65.72 64.79 65.73 68.59 66.21

Oliviers 71.17 78.96 80.51 79.21 77.46

Reboisement 73.65 70.32 73.04 71.78 72.20

Forêt claire 61.00 58.16 61.88 61.95 60.74


Principe du modèle de déposition : Sedimentation

La détermination de l'érosion ou du dépôt net commence par le calcul dutotal des pertes en sol pour chaque polygone homogène produit à partir dumodèle RUSLE. Le modèle Sedimentation détermine d'abord l'altitudemoyenne pour chaque polygone puis la localisation de la plus grandealtitude dans le bassin. La direction du mouvement du sol est alors établiepar les différences relatives des altitudes entre les polygones contiguës.Ainsi le mouvement est toujours dans la direction de la pente descendante.



A

B

Polygones homogènes

Déterminéspar RUSLE

15

10

8

12

Pertes en sol calculées par

RUSLE

15

-5

8

4

Pertes en sol nettes calculées par

Sedimentation

12 – 8 = 4 (érosion)

10 – 15 = - 5 (Dépôt)

250 m

240 m

AltitudesMNT

Le Sens d’écoulementde A vers B


A B

21

C

-1

Altitude930 m

Altitude920 m

Altitude900 m

(b)

Mouvement du Sol

A B

31

C

2

Altitude930 m

Altitude920 m

Altitude900 m(a)



Carte des pertes en sol nettes établie par

le modèle Sedimentation

(t/ha/an)

635 000630 000625 000 m

430

000

425

000

420

000

m

Pertes en sol nettes moyennes par type d’occupation du sol calculées par SEDIMENTATION (t/ha/an)

1987 1994 2000 2002 1987-2002Types d’occupation du sol





Moyennegénérale

Badlands/ Terrains incultes 14.69 30.83 25.58 33.81 26.23

Céréaliculture -1.55 -1.69 -1.55 -1.30 -1.52

Céréaliculture/Arboriculture -5.50 -6.62 -5.66 -2.63 -5.10

Oliviers -0.10 0.66 0.85 0.59 0.50

Reboisement 0.38 -1.62 -4.93 2.42 -0.94

Forêt claire 1.67 1.81 2.69 1.94 2.03


ConclusionsL’analyse des données de télédétection révèle une modification de l’espacenaturel dans le bassin de l’oued Tlata avec :

une extension des zones de badlands et de terrains incultes (+ 67 %),un accroissement des zones d’olivier (+ 53 %),Les surfaces occupées par la forêt et le reboisement n’ont pas subies de changementsignificatif.

Les résultats des calculs des pertes en sols annuelle nettes montrent :Une grande fragilité de la partie Est et Sud-Est du bassin constituée essentiellement des

marnes et des marnes gréseuses miocènes (jusqu’à 50 t/ha/an). Environ 1150 ha.

Les faibles taux d’érosions (< 7 t/ha/an) dominent surtout sur les versants de la rive droitedu bassin où une forêt à base de chênes verts et des oliviers couvre des terrains gréseux.

Les régions de faibles pertes en sol ou de déposition correspondent à des zones de faiblepente ou à des plaines (jusqu'à 50 t/an/ha de sédimentation).


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