TABLE DES MATIÈRES

RÉSUMÉ .................................................................................................................................................. 4

1. INTRODUCTION .................................................................................................................................. 4

2. MÉTHODES D’ÉROSION DU SOL ...................................................................................................... 4

3. MÉTHODE RUSLE ET SON APPLICATION ANALYSANT SIG (ArcGIS 10) ..................................... 8

3.1 Facteur R (érositivité de la pluie) .............................................................................................................. 8

3.2 Facteur K (érodibilité du sol) .................................................................................................................. 11

3.3 Facteur LS ............................................................................................................................................... 15

3.4 Facteur C ................................................................................................................................................. 17

3.5 Facteur P ................................................................................................................................................. 20

3.6 Estimation de la MUSLE: A = R*K*LS*C*P .............................................................................................. 21

3.7 MUSLE dans les Bassins Versants: ......................................................................................................... 24

Bibliographie ......................................................................................................................................... 25

Carte 1: Distribution de la précipitation moyenne annuelle, en mm dans l’Unité Hydrographique ................. 9

Carte 2: Distribution spatiale du facteur R d’érositivité de la pluie dans l’Unité Hydrographique .................. 10

Carte 3.Distribution spatiale du facteur k; facteur d’érodibilité du sol :(t*acre*hr/100*acre.pied*tf*pouce)

en l’Unité Hydrographique. .............................................................................................................................. 14

Carte 4. Distribution spatiale du facteur LS, dans l’Unité Hydrographique ..................................................... 17

Carte 5. Distribution spatiale du facteur C, dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud ............. 20

Carte 6. Distribution spatiale du facteur P, dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud ............. 21

Carte 7. MUSLE dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint- Louis Du Sud ....................................................... 23

Carte 8: MUSLE dans les basins versants de l’UH Aquin/St Louis du Sud......................................................... 24

Figure 1: Application de l’expression en ArcGis 10 .......................................................................................... 10

Figure 2: Statistique de la MUSLE dans les Bassins Versants .......................................................................... 24

Tableau 1. Valeurs pour estimer la perméabilité (p) à partir de la classe de texture ...................................... 11

Tableau 2. Valeur du facteur C et P, en fonction du type de couverture ......................................................... 18

Tableau 3. Valeurs de facteur “C” et type de couverture végétale et utilisation de la terre .......................... 19

RÉSUMÉ

Le climat, le sol, la topographie, les pratiques de conservation et la gestion des cultures, affectent l’érosion du sol. Dans l’actualité, il existe différentes méthodes qui estiment l’érosion du sol au niveau des parcelles ou bassins versants, ces méthodes varient des plus simples aux plus complexes et se différencient par leurs besoins en intrants et leur habileté pour prédire les progrès agricoles. Dans le paragraphe suivant, sont décrites brièvement les méthodes d’érosion du sol les plus importantes en termes de leur applicabilité et ensuite, la méthode MUSLE à travers du système d’information géographique (SIG-ArcGis 10) est détaillée et appliquée. Ces résultats seront utilisés pour la planification territoriale, en référence au projet de Réduction de la Vulnérabilité de la Population et des Infrastructures dans le département du Sud- Plan de Cogestion de l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud.

1. INTRODUCTION

Pour résoudre un grand nombre de problèmes de cultures, sols et gestion de bassins versants, il est nécessaire de faire des estimations de l’érosion, puisque cette dernière constitue un problème significatif au niveau du pays avec des degrés différents de sévérité.

Pour le présent rapport, l’analyse s’est concentrée sur la modélisation de l’érosion par la méthode

MUSLE. Ce rapport peut être utilisé comme intrant pour les études de planification initiales

menant à l’implémentation et l’opération postérieure de projets de de caractère divers : agro-

écologique, énergétique, industriels, agricole, de conservation de sols et eaux, etc., nécessaires

pour planifier l’usage de la terre dans les zones de drainage qui versent leurs matériels dans les

nappes phréatiques, par l’effet du mouvement naturel de l’eau, moyennant le concept du cycle

hydrologique.

Les résultats de l’érosion en t/ha/an dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud,

varient de 12 à des valeurs plus grandes de 100 t/ha/an, d’où, approximativement 48.8% de la

zone totale se trouvent entre des valeurs inferieures à 12 t/ha/an, le 26.7% entre les rangs de 12 à

100 t/ha/an, et le 24.5% à des valeurs d’érosion qui dépassent les 100 t/ha/an (voir carte d’érosion

de RUSLE), tableau/figure 10).

2. MÉTHODES D’ÉROSION DU SOL

Il existe des méthodes différentes pour évaluer l’érosion du sol, qu’elle soit laminaire ou en sillon

dans un segment de pente. Ici, de manière brève, sont présentées les trois méthodes les plus

importantes en termes d’applicabilité dans les bassins versants :

1) L’Équation Universelle de Perte de Sol (USLE) (Universal Soil Loss Equation) (Wischmeir et Smith 1978). En 1954, le Département d’agriculture de USA (USDA) et le Service de Recherche agricole (ARS) ont établi le Centre National de Données d’Écoulement et Perte de Sols (CNDEPS) à l’Université de Purdue, dans l’objectif de localiser, assembler et consolider toutes les données disponibles à travers les USA. Plus de 10,000 parcelles d’écoulement et perte de

sols ont été recueillies dans 49 localités le long des USA. En se basant sur les données de CNDEPS, Wischmeier, Smith et autres ont développé l’Équation Universelle de Perte du sol (EUPS ou USLE), détaillée dans le manuel d’agriculture no. 537 où l’USLE est décrite en 1965 avec une révision en 1978. L’USLE s’est consolidée comme le plus grand outil de planification de la conservation utilisé aux USA et d’autres pays du monde.

L’USLE utilise six facteurs : érositivité de la pluie (R), susceptibilité d’érosion du sol (k), la largeur de la pente (L), la magnitude de la pente (S), la couverture du sol et/ou gestion de cultures (C), et pratiques de conservation (P), pour estimer la perte moyenne de sols (A) pour la période de temps représentée par R, qui généralement est pour un an. L’équation se résume en : A=RxKxLxSxCxP, où :

A C’est la perte de sols calculée par unité de superficie, exprimée dans les unités sélectionnées pour K et la période sélectionnée pour R, généralement en tonnes (t) hectare (ha)

-1

R Le facteur pluie et écoulement est le nombre d’unité de l’indice d’érosion pluviale (EI), plus un facteur pour écoulement par la fonte de neige ou l’application de l’eau. L’El pour un orage est le produit de l’énergie totale de l’orage (E) et son intensité maximum en 30 minutes (l)

K Le facteur susceptibilité érosion du sol est le taux de perte de sols par unité El pour un sol spécifique, mesuré dans une portion de terrain (22.13 m de large, 9% de pente, en jachère et en labour continu)

L Le facteur de largeur de la pente est la proportion de perte de sols dans la largeur de la pente spécifique, en rapport à la largeur de pente standard (22.13)

S Le facteur de magnitude de la pente est la proportion de perte de sols d’une superficie avec une pente spécifique par rapport à celle dans la pente standard de 9%, avec tous les autres facteurs identiques

C Le facteur couverture et gestion est la proportion de perte de sol sur une superficie avec couverture et gestion spécifique par rapport à la superficie identique en jachère, avec le labour continu

P Le facteur de pratiques d’appui de conservation est la proportion de perte des sols avec une pratique d’appui comme culture de contour, barrières vives, ou cultures de terrasses, par rapport au labour dans le sens de la pente

Wischmeier et Smith (1978) expliquent chacun des facteurs et donnent les processus pour les calculer. L’USLE a été développée pour :

� Prédire le mouvement annuel moyen de sols d’une pente spécifique, sous les conditions d’utilisation et gestion spécifiques.

� Orienter la sélection de pratiques de conservation pour des localités concrètes. � Estimer la réduction de perte de sol qu’on peut obtenir avec des changements de

gestion effectués par l’agriculteur et déterminer la largeur maximum tolérable de la pente pour un système de culture déterminée.

Les avantages de L’USLE incluent la facilité d’utilisation, simplicité, et une base de données sur laquelle elle a été développée. Cependant, elle a plusieurs limites. Les méthodes pour estimer les six facteurs ne se trouvent disponibles dans beaucoup de zones en dehors des USA. Elle est basée sur la supposition de pente de terrain, sols, cultures et gestion uniformes. C’est un processus statistique (empirique ou agroupé) qui ne considère pas les processus physiques de séparation, transport et sédimentation sous la forme mécanique. Finalement, elle n’a pas été élaborée pour estimer les rendements de sédimentation dans des bassins versants complexes.

2) Avec de la recherche additionnelle, des expériences, des données et ressources, l’USLE a été améliorée, ce qui a conduit au développement de l’Équation Universelle de Perte de Sol Modifiée (EUPSR ou MUSLE) qui a la même équation de l’USLE, mais avec la différence de plusieurs améliorations pour vérifier les facteurs. Le manuel d’agriculture no. 703 décrit la MUSLE avec beaucoup de détail, publiée en 1997 par l’USDA.

Dans ce sens, la MUSLE a été développée pour surmonter quelques limitations de l’USLE. Ses avancées incluent :

� Computarisation d’algorithmes pour faciliter les calculs. � Nouvelles valeurs d’érositivité de pluies-écoulement (R) dans l’ouest des USA

(conditions arides) basées sur plus de 1200 localités. � Développement d’un terme de susceptibilité du sol à l’érosion périodiquement

variable (K) et des méthodes alternatives d’estimation de K quand le monogramme n’est pas applicable.

� Une nouvelle méthode pour calculer le facteur couverture-gestion (C), utilisant les sous-facteurs qui incluent l’utilisation préalable de la terre, de cultures, couverture végétale du sol (incluant des fragments de roche sur la superficie), et rugosité du terrain.

� Nouvelles formes d’estimer les facteurs de largeur et magnitude de la pente (LS) qui considèrent les pourcentages d’érosion en sillons et inter-sillons.

� La capacité d’ajuster le LS pour les pentes de forme variable; et de nouvelles valeurs de pratiques de conservation (P) pour les cultures dans les bandes alternées, utilisation de drainage souterrain et prairies.

La RUSLE se développe encore et probablement dans le futur, seront introduites de nouvelles modifications. De même pour l’USLE, la MUSLE n’a pas été élaborée pour estimer des rendements sur des pentes complexes où la sédimentation peut se donner, ni pour les grands bassins versants.

1) La Méthode Onstad Foster (AOF) (Onstad et Foster 1975). La méthodologie AOF est un processus mathématique pour estimer les potentiels d’écoulement et transport du sol, incluant les proportions relatives d’érosion sur les sillons et inter-sillons, pour les versants composes par un ou plus de deux segments avec des caractéristiques différentes. Elle utilise une version modifiée de l’USLE pour estimer le détachement du sol. L’équation est donnée par : Y=W x K x L x S x C x P où:

Y Rendement de sédiment en t ha-1

W

Terme d’énergie, qui est la somme des composantes d’énergie pluviale et d’écoulement. La composante d’énergie pluviale se dérive de l’indice de l’érosion pluviale (EI) de l’USLE, et la composante d’énergie d’écoulement est une fonction du taux d’écoulement de tempête (qp, millimètres (mm) heure (hr)-1) et le volume (Q, mm). Les autres facteurs sont pareils à ceux de l’USLE. Il est défini par l’équation: W = 0,646 EI + 0,45 x (Q x qp)0.333

La méthode AOF fournit aussi un moyen pour estimer la proportion d’érosion dans les sillons avec l’érosion inter-sillons, basée sur la larguer et magnitude de la pente du segment, intensité de la pluie, volume d’écoulement, taux maximal d’écoulement et la proportion de

susceptibilité d’érosion dans les sillons en relation aux inter-sillons, qui varie de 0,5 dans des sols résistants à l’ensillonement à 2 dans les sols fortement susceptibles à l’ensillonement.

Un aspect unique de la méthode AOF est qu’elle limite le transport du sol vers le bas de la pente au maximum du sédiment détaché et la capacité de transport (fc), exprimée en (kg) de sédiment par un mètre de profondeur de la pente dans n’importe quel point x par la largeur de la pente. Il est exprimé en Tc = 0,0054 x W x K' x S x C x P x X1.5 où K' est la moyenne du facteur USLE, susceptible d’érosion du sol, pondérée sur la base de la contribution de chaque sol de la pente à la charge de sédiment. La valeur de K' reflète la capacité de transport du sol qui vient des segments les plus hauts de la pente, Si Tc excède la charge détachée du segment plus que n’importe quelle autre contribution depuis des eaux d’en haut. Si Tc est moindre que le total de sol détaché disponible pour le transport, c’est supposé que la sédimentation nette arrivera dans le segment et le rendement de sédiment est égal à TC.

En accord à Griggs et al. (1991), ce sont des modèles de paramètres ‘’groupés’’ qui utilisent l’information moyenne sur les sols, climat, cultures, pente et gestion pour un segment de pente. En ce qui concerne la méthode AOF, elle permet aussi plusieurs segments avec des caractéristiques différentes qui se combinent dans une pente complexe dans le but de calculer non seulement l’érosion totale du sol, mais aussi le produit de sédiment.

2) L’Équation Universelle de Perte de Sol Modifiée (EUPSM). Une autre approche pour estimer le

rendement de sédiment de bassins versants a été adoptée par Williams (1975) qui a développée l’Equation Universelle de Perte de Sol Révisée (EUPSR). MUSLE est un modèle de paramètres ‘’groupés’’ qui estime le rendement de sédiment de bassins versants pour un évènement pluvieux unique. Elle utilise un facteur d’écoulement pour remplacer le facteur d’énergie pluviale de l’USLE. L’équation est donnée par : Y = 11,8(Q x qp)

0.56 x K x L x S x C x P.

Y Rendement de sédiment du bassin versant en t

Q Volume d’écoulement par tempête en mètres cubiques (m³)

qp

Vitesse maximale de débit en m³ seconde (s)-1, et les autres facteurs sont pareils à l’USLE. Les unités de Y se convertissent en t ha-1 quand Q est mm et qp est en mm he-1. Le facteur d’écoulement (Q x qp) fournit une source d’énergie et y, comme le taux d’écoulement par unité de superficie diminue à mesure que la superficie de drainage augmente, le modèle contient un taux de déplacement implicite. MUSLE est utile dans les bassins versants avec des superficies de 100 km² environ.

3) Autres méthodologies plus récentes comme la EPIC, WEPP y FAO, sont en train d’avoir un essor dans leur application pour des bassins versants.

Les équations décrites antérieurement constituent des outils pour évaluer les effets du climat, sol, topographie, cultures et pratiques de conservation dans l’érosion d’une pente ou d’un bassin versant. Cependant, elles n’ont pas été toutes élaborées pour simuler l’érosion ou rendement de sédiment sur une base journalière ou entre les orages. Elles ne sont non plus suffisamment sensibles à beaucoup de pratiques de gestion des sols et cultures contrôlées par les agriculteurs et qui sont considérées dans les modèles de simulation agricole. Pour autant, elles ont été incorporées dans des modèles mathématiques au niveau de terrain et de bassins versants, capables de simuler une variété de processus biophysiques y leurs interactions avec la gestion.

3. MÉTHODE RUSLE ET SON APPLICATION ANALYSANT SIG (ARCGIS 10)

La RUSLE, de même que l’USLE, s’exprime avec l’équation suivante: A = R*K*LS*C*P (Mannaerts 1999), d’où:

A = perte estimée moyenne de sol en t/ha/an

R = facteur d’érositivité des pluies en MJ/ha*mm/h

K = facteur d’érodibilité du sol en t/ha.MJ*ha/mm*h

LS = facteur topographique (L = facteur de longueur de la pente et S= facteur d’inclinaison de la pente)

C = facteur arrangement des cultures (couverture végétale), adimensionnel

P = facteur des pratiques de conservation ou gestion (conservation de la structure du sol), adimensionnel

Autre facteur du sol généralement considérée est la valeur “T” qui signifie “Perte tolérable de sols en t/ha/an”, laquelle n’est pas directement utilisable dans la MUSLE, mais employé dans son ensemble pour la planification de conservation dans les bassins versants. Dans les paragraphes suivants, la description et estimation des facteurs de la MUSLE sont présentées.

3.1 FACTEUR R (EROSITIVITE DE LA PLUIE)

Le facteur R est l’indice présenté par Wischmeier y Smith (1978), et se définit comme la somme des valeurs moyenne annuelle (EI: énergie/intensité). L’EI est la valeur de l’orage totale par le maximum d’intensité de l’orage en 30 minutes. Quand les autres facteurs sont constants, les pertes dues aux pluies sont directement proportionnelles au produit de l’énergie cinétique totale de l’orage (E) par l’intensité maximale de pluie avec 30 minutes de durée (I). Les orages moins de 0.5’’ (12.5 mm) ne sont pas inclus dans les calculs de l’érositivité, parce qu’ils ajoutent très peu de valeur totale de R. Il est important de détacher que, pour faire l’analyse annuelle, seulement des orages qui sont séparés plus de 6 heures entre l’un et l’autre seront choisis, pour les considérer indépendants. La présente étude ne tient pas compte de l’information ponctuelle des intensités maximales, pour autant l’utilisation de l’équation suivante est rejetée:

EI30 = (Ec)(I30)

Où:

EI30 = indice d’érositivité pour un évènement en MJ mm/ha/h

Ec = énergie cinétique totale de la pluie en MJ/ha

I30 = intensité maximale de la pluie en 30 minutes en mm/h

L’indice de Fournier modifié non plus ne sera pas utilisé, représenté par l’équation:

C

Où:

C = indice d’érositivité de la pluie (adimensionnel)

p = précipitation mensuelle (mm)

p = précipitation annuelle (mm)

En accord aux limitations des données (intensité de la pluie et registres pluviographes), l’expression générée par Cortez (1991) a été choisie et exprimée de la façon suivante:

Y = 2.8959X + 0.002983X2

Où: Y= représente l’indice annuel d’érositivité de la pluie en MJ mm/ha/hr ; X = précipitation moyenne annuelle, en mm

Carte 1: Distribution de la précipitation moyenne annuelle, en mm dans l’Unité Hydrographique

L’équation a estimé le facteur R en fonction de la pluie moyenne annuelle (mm), obtenue de la base des données climatiques de FAOCLIM (carte 1). La carte d’érositivité (R) a été estimée de l’expression: 2.8959 * [PREC_MEDIA] + 0.002983 * ([PREC_MEDIA] * [PREC_MEDIA]) à travers de Field Calculator de ArcGis 10. Résultats:

Figure 1: Application de l’expression en ArcGis 10

Résultats: carte du facteur R:

Carte 2: Distribution spatiale du facteur R d’érositivité de la pluie dans l’Unité Hydrographique

Note: le grid (Cellsize 10, 10) a été interpolé en ArcToolbox à travers de Spatial Analyst Tools/Interpolation/IDW.

3.2 FACTEUR K (ÉRODIBILITÉ DU SOL)

Le facteur k représente tant la susceptibilité du sol à l’érosion comme le taux d’écoulement, mesurée sous les conditions d’une parcelle standard unitaire. Il est calculé avec l’équation du nomogramme de Wischmeier citée par Mannaerts (1999), qui combine l’effet de la grosseur des particules, % de MO, code de la structure du sol et la classe de la perméabilité du profil.

K = (1/7.594)*[(2.1*10-4

*(12-MO)*M1.14

+3.25(s-2)+2.5(p-3)]/100

Où :

K = facteur d’érodibilité du sol (t*acre*hr/100*acre.pied*tf*pouce)

MO = matière organique (%)

s = code de la structure du sol

p = code de perméabilité

M = produit des fractions de la grosseur des particules primaires ou (% limon+ sable très fin)

La matière organique (MO) réduit l’érodibilité ou la susceptibilité du sol à l’éboulement et augmente l’infiltration, ce qui réduit l’écoulement et pour autant, l’érosion. L’accumulation de MO à travers d’engrais verts ou du compost est exprimé généralement dans le facteur C, plus que le facteur k. L’étude du sol dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis a exposé des rangs de pourcentage de MO entre 0.13 à 9.7%.

La structure du sol (s) affecte tant la susceptibilité au glissement de terrain comme l’infiltration. Pour la présente étude, pour tous les points d’échantillons de l’étude de sol, une structure du sol (s) égale à la valeur (3) a été considérée, définie comme “moyenne ou granulaire grosse”. La perméabilité (p) a été estimée à partir du Tableau suivant:

Tableau 1. Valeurs pour estimer la perméabilité (p) à partir de la classe de texture

Classe de texture Perméabilité

(Code p)

Conductivité hydraulique saturée (mm/hr)

SCS groupe hydrologique de sol

Argile, franco-argileux 6 < 1 D

Argilo-sableux, franco-argilo-limoneux

5 1 – 2 C-D

Franco-argileux-sableux, franco-argileux

4 2 – 5 C

Franco-sableux, franc 3 5 – 10 B

Sablo-franco, franco-sableux 2 10 – 60 A

Sableux 1 > 60 A

En ce qui concerne la classe de texture, par exemple, il est considéré que les sols de texture fine avec un fort contenu d’argile ont des faibles valeurs de k (0.05 à 0.15) en se référant à leur résistance au détachement des particules. Les sols de texture épaisse, comme les sols sableux, ont des valeurs faibles de K (0.05 à 0.2). Les sols de texture médiane (franco-

limoneux), ont des valeurs modérées de K (0.25 à 0.4), parce que ils sont modérément susceptibles au détachement et produisent des éboulements modérés superficiels et finalement les sols avec de hauts contenus de limon sont considérés très érodables et produisent des taux élevés d’écoulement, lesquels tendent à être plus grands que 0.4.

Les fractions de la grosseur des particules primaires (M), ont été estimées de l’équation (%limon + % sable très fin). L’équation en ArcGis 10 a été [LIMON] + [SABLE], des données correspondent à l’étude de sol réalisée dans l’Unité Hydrographique. Finalement, le facteur K, a été obtenu du nomogramme

1 d’érodibilité du sol (figure 3) (Mannaerts

1999).

Figure 1. Nomogramme de l’érodibilité du sol, facteur K La valeur obtenue du nomogramme pour calculer le facteur k doit être multipliée par 0.1317, pour qu’elles restent dans les unités du système international SI). Les dimensions de K dans le SI sont: T*ha*h*ha-1*MJ-1*mm-1

1 Les unités que le nomogramme fournit doivent être multipliées par 0.1317 pour qu’elles soient transformées dans des unités du

système international (SI).

Figure 2. Nomogramme pour la détermination de texture du sol

Données du tableau shape de l’échantillon de sol, qui a permis l’estimation de k (SI):

Résultat: carte du facteur K (SI) à partir des données K(SI) interpolées du tableau shape:

Carte 3.Distribution spatiale du facteur k; facteur d’érodibilité du sol :(t*acre*hr/100*acre.pied*tf*pouce)

en l’Unité Hydrographique.

Note: le grid (Cellsize 10, 10) a été interpolé en ArcToolbox à travers Spatial Analyst Tools/Interpolation/IDW

3.3 FACTEUR LS

Le facteur topographique “LS” à l’intérieur de la MUSLE représente la combinaison des effets de la longueur “L” et du gradient “S”. Ce facteur évalue les pertes de sol par érosion hydrique, considérant les effets que pourraient avoir la longueur (L) et le gradient (S) de la pente respectivement. Ainsi le facteur “LS” peut être défini comme la relation entre le sol perdu dans une zone avec une pente “p” et longueur “l”, dans la parcelle standard correspondante de 22.1 m, utilisée pour le développement de la MUSLE.Kirkby et Morgan (1984) définissent la longueur de la pente comme la distance depuis le point d’origine du flux sur la superficie jusqu’au point où la pente diminue suffisamment pour que le dépôt ait lieu, ou jusqu’au point où l’écoulement entre dans un canal défini. Le canal peut faire partie d’un réseau de drainage ou un canal construit (Figure 6). Le gradient de la pente est le degré d’inclinaison du terrain, exprimé généralement en pourcentage.

En relation au facteur L (effet de la longueur de la pente dans l’érosion), il est adimensionnel ou bien il constitue la raison entre la perte de sol dans la longueur des pentes sur le terrain en accord à la longueur d’une parcelle de 22,1 m qui a le même type de sol et gradient.

Figure 3. Illustration sur le concept de longueur du terrain

Note: en accord à la figure:

A= Si l’écoulement superficiel ne se produit pas dans une forêt vierge, le point de départ de la longueur de pente doit commencer avec la fin de la forêt vierge et s’étendre vers le bas de la pente jusqu’au premier point où l’écoulement peut se concentrer.

B= Jusqu’au point de concentration de l’écoulement

C= Du point de concentration d’écoulement antérieur jusqu’au point de concentration du flux

D= Point d’origine d’écoulement jusqu’une route qui concentre l’écoulement

E= De la route à la plaine inondable, où le dépôt pourrait avoir lieu

F= Du point d’origine d’écoulement à la plaine inondable où le dépôt pourrait avoir lieu

G= Point d’origine de l’écoulement à une dépression où l’écoulement pourrait se concentrer

Estimation des composantes de l’effet de la topographie dans l’érosion de sol établi par la RUSLE: le facteur longueur de la pente (L) et le facteur gradient (S). Ci-dessous, les équations du calcul réalisé sont détaillées :

• Le facteur L: où λ est la longueur de la pente (m), m est l’exposant de la longueur de la pente et β est l’angle de la pente. La longueur se définit comme la distance horizontale d’où commence le flux superficiel au point où commence le dépôt ou l’écoulement coule à un canal défini. Équation:

Le facteur L avec la zone de drainage concernée (Desmet & Govers, 1996), correspond à:

D’où A(i,j)[m] est la zone unitaire à l’entrée d’un pixel l’entrée de un pixel (cellule), D est la grosseur du pixel et x est le facteur de correction de forme.

Les équations utilisées pour le calcul de L, en ArcGis 10 ont été :

� F = (Sin("slope_degree" * 0.01745) / 0.0896) / (3 * Power(Sin("slope_degree" * 0.01745),0.8) + 0.56))

� m = "F" / (1 + "F")

� L = Power(("FlowAcc" + 625), ("m" + 1)) – Power("FlowAcc", ("m" + 1)) / Power(25,("m" + 2)) * Power(22.13,"m"))

• Le facteur S: angle (gradient) β, qui représente les effets de l’inclinaison dans l’érosion et considéré comme l’angle moyen à tous les grids dans la direction de pente plus grande (McCool et al, 1987,1989). Équation:

L’équation utilisée pour le calcul de S, en ArcGis 10:

� S = Con(Tan("slope_degree" * 0.01745) < 0.09,(10.8 * Sin("slope_degree" * 0.01745) + 0.03),(16.8 * Sin("slope_degree" * 0.01745) - 0.5))

En dernier lieu, est obtenu le facteur LS à travers la multiplication du facteur L et S. Ci-dessus, sa distribution spatiale (carte du facteur LS):

Carte 4. Distribution spatiale du facteur LS, dans l’Unité Hydrographique

3.4 FACTEUR C

C’est le facteur de gestion de culture utilisé pour refléter l’effet de la culture et les pratiques de gestion dans les taux d’érosion. C’est le facteur le plus souvent utilisé pour comparer les impacts relatifs des options de gestion dans les plans de conservation. Le facteur C indique comment le plan de conservation affectera la perte moyenne annuelle et comment la perte potentielle de sol sera distribuée dans le temps durant les activités de construction, rotations de culture ou autres schémas de gestion.

“C” représente les effets des plantes, la couverture du sol, la biomasse du sol et les activités destructrices du sol dans les processus d’érosion. La MUSLE utilise une méthode du sous-facteur pour calculer les taux de perte du sol, qui sont les taux de perte à un moment donné, dans une séquence de gestion de couverture, en relation à la perte de sol dans la parcelle unitaire. Les taux de perte du sol varient avec le temps, ainsi qu’avec le dais ou la strate, couverture du sol, rugosité, biomasse du sol et le degré de changement dans le compactage. Les sous-facteurs utilisés pour calculer la raison de perte de sol sont couverture (dais), couverture de la superficie et rugosité, utilisation antérieure du sol et humidité antérieure du sol. Dans ce sens, si un facteur C de 0.15 représente le système de gestion d’une culture déterminée, cela signifie que l’érosion sera réduite à 15% de la quantité qui aurait lieu sous les conditions de jachère continue.

Ci-dessous, sont présentées les valeurs de C pour différentes cultures et pratiques.

Culture et pratique Moyenne Annuelle du facteur C

Sol nu 1,0 Forêt ou savane dense, cultures avec un haut pourcentage de mulch 0,001 Savane ou prairie herbacée dans de bonnes conditions 0,01 Savane ou prairie herbacée sous pâturage 0,1 maïs, sorgo ou millet: haut rendement avec labourage conventionnel 0,20 – 0,55 Mais, sorgo ou millet: haut rendement sans labourage conventionnel 0,50 – 0,90 Mais, sorgo ou millet: faible rendement avec labourage minime ou non labourage 0,02 – 0,10 Mais, sorgo ou millet: haut rendement, labourage entre résidus 0,12 – 0,20 Maïs, sorgo ou millet: faible rendement, labourage entre résidus 0,30 – 0,45 Coton 0,40 – 0,70 Prairie herbacée 0,01 – 0,025 Soja 0,20 – 0,50 Blé 0,10 – 0,40 Riz 0,10 – 0,20 Arachide 0,30 – 0,80 Palmier, café, cocotier, avec couverture végétale 0,10 – 0,30 Ananas cultivé avec niveau, enlèvement de résidus 0,10 – 0,40 Ananas cultivé au niveau, avec résidus sur la superficie 0,01 Pomme de terre, billons selon la pente 0,20 – 0,50 Pomme de terre, billons transversaux à la pente 0,10 – 0,40 Haricot vert 0,30 – 0,40 Fraise avec couverture de mauvaises herbes 0,27 Prairie avec couverture de mauvaises herbes 0,08 Prairie sans mauvaises herbes 0,56 Tef (Eragrostis tef) 0,25 Canne–à-sucre 0,13 – 0,40 Igname 0,40 – 0,50 Pois d’angole 0,60 – 0,70 Pois mungo 0,04 Piment 0,33 Café: après la première recollection 0,05 Banane: après son établissement 0,05 – 0,10 Papaye 0,21

Wischmeier y Smith (1978) ; Roose (1977) ; Singh, Babu y Chandra (1981) ; El-Swaify, Dangler y Arstrong (1982); Hurni (1987); Hashim y Wong (1988).

Le tableau suivant cité par Jung et al (sf), montre une combinaison entre le facteur C et P:

Tableau 2. Valeur du facteur C et P, en fonction du type de couverture

Type de couverture Facteur C Facteur P

Zone urbaine 0.1 1

Sol nu 0.35 1

Forêt dense 0.001 1

Forêt éparse 0.01 1

Forêt mélangée avec cultures (Agro-foresterie) 0.1 0.8

Cultures 0.5 0.5

Cultures d’inondation 0.1 0.5

Pâturage dense 0.08 1

Pâturage épars 0.2 1

Pâturage avec cultures 0.25 0.8

Zone humide 0.05 1

Plans d’eau 0.01 1

Autre Tableau avec valeurs du facteur “C”, où sont montrées les variations de 0.001 dans une forêt à 1.0 dans un sol nu.

Tableau 3. Valeurs de facteur “C” et type de couverture végétale et utilisation de la terre COUVERTURE VÉGÉTALE ET UTILISATION DE LA TERRE VALEUR DE “C”

Forêt dense 0.003 - 0.01

Forêt éclaircie avec sous strate herbacé dense 0.003 - 0.01

Forêt éclaircie avec sous strate herbacée dégradée 0.01 - 0.1

Buisson dense 0.003 - 0.03

Buisson clair avec substrat herbacé dense 0.003 - 0.03

Buisson clair avec substrat herbacé dégradé (ouvert) 0.03 - 0.10

Étendue désertique 0.003 - 0.04

Pâturage naturel complet 0.03 - 0.01

Pâturage naturel (nourriture pour animaux) 0.04 - 0.20

Pâturage cultive (géré) 0.003 - 0.04

Terrains dépourvus de végétation 0.9 - 1.0

Cultures annuelles de cycle court (1-6 mois) 0.3 - 0.8

Cultures annuelles de cycle long (6 mois) 0.4 - 0.9

Cultures permanentes associées (denses) 0.01 - 0.3

Cultures permanentes non denses 0.1 - 0.45

Jardins de subsistance 0.3 - 0.9

Zones urbaines 0.003 - 0.01

Lagons et barrages 0.0

Élaboration de la carte du facteur C (couverture du sol); elle a été obtenue de la carte d’occupation du sol. Á tel effet, une colonne dans le Tableau d’occupation de sol a été ajoutée et la valeur du facteur C pour chaque catégorie de couverture végétale a été digitalisée, considérant les tableaux antérieurement mentionnés. Ci-dessus, les valeurs établies au facteur C sont montrées, selon l’occupation de sol (tableau 3).

Á partir du tableau (valeurs assignées au facteur C, en accord à l’occupation du sol), le grid de la carte du facteur C a été créé, en utilisant ArcToolBox à travers de Conversion Tools / To Raster / Feature Raster. Résulte la carte suivante:

Carte 5. Distribution spatiale du facteur C, dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud

3.5 FACTEUR P

Le facteur P correspondant aux pratiques de cultures a été élaboré de la même façon que le facteur C, seulement qu’ici, pour chaque occupation de sol, les valeurs du Tableau 2 ont été utilisées, résultant le Tableau suivant du facteur P:

Du présent Tableau (valeurs assignées au facteur P, en accord à l’occupation du sol), a été créé le grid de la carte du facteur P, utilisant ArcToolBox à travers de Conversion Tools / To Raster / Feature Raster, résultant la carte du facteur P:

Carte 6. Distribution spatiale du facteur P, dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud

3.6 ESTIMATION DE LA MUSLE: A = R*K*LS*C*P

MUSLE A

R = facteur d’érositivité des pluies en MJ/ha*mm/h

*

K = facteur d’érodibilité su sol en t/ha.MJ*ha/mm*h

*

LS = facteur topographique (L = facteur de longueur de la pente et S =facteur d’inclinaison de la pente)

*

C = facteur arrangement des cultures (couverture végétale)

*

P = facteur des pratiques de conservation ou gestion (conservation de la structure du sol)

Procédure conduisant à la Carte MUSLE de l’Unité Hydrographique Aquin/Saint-Louis du Sud, figure 10:

Carte 7. MUSLE dans l’Unité Hydrographique Aquin/Saint- Louis Du Sud

3.7 MUSLE DANS LES BASSINS VERSANTS:

Carte 8: MUSLE dans les basins versants de l’UH Aquin/St Louis du Sud

Figure 2: Statistique de la MUSLE dans les Bassins Versants

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