BILAN DES FLUX DE MATIÈRES PARTICULAIRES ET DISSOUTES DU BASSIN VERSANT DE L’OUED K ÉBIR EST

BILAN DES FLUX DE MATIÈRES PARTICULAIRES ET DISSOUTES DU BASSIN VERSANT DE L’OUED K ÉBIR EST

Le détachement

Les principaux mécanismes conduisant au détachement sont (Le bissonnais et al., 1995)

L’humectation par l’effet de l’impact de gouttes de pluies

Les quatre processus qui peuvent être identifiés comme responsables de la désagrégation sont :  L’éclatement : correspondant à la désagrégation par compression de l’air piégé lors de l’humectation. L’intensité de l’éclatement dépend entre autres, du volume d’air piégé, donc de la teneur en eau initiale des agrégats et de leur porosité (Figure 2). Figure 2. Eclatement d’un agrégat (Smiri, 2010). Le gonflement différentiel : Ce phénomène intervient suite à l’humectation et la dessiccation des argiles, entraînant des fissurations dans les agrégats. L’importance de ce mécanisme dépend en grande partie de la teneur et de la nature de l’argile des sols. Détachemen t Transport Sédimentation Splach Ruisselleme nt   La dispersion physico-chimique : Elle correspond à la réduction des forces d’attraction entre particules colloïdales lors de l’humectation. Elle dépend de la taille et la valeur des cations (particulièrement du sodium) pouvant lier les charges négatives dans le sol. 

La désagrégation mécanique sous l’impact des gouttes de pluie

(détachement par spalsh), c’est l’impact des gouttes de pluie qui peut fragmenter les agrégats et surtout détacher les particules de leur surface. Ce mécanisme intervient en général conjointement aux autres mécanismes cités précédemment et nécessite une pluie d’une certaine énergie qui est variable selon les sols. L’énergie cinétique des gouttes n’est plus absorbée mais elle est transformée en force de cisaillement qui provoque le détachement et le splash (Figure 3). Figure 3. La désagrégation mécanique sous l’impact des gouttes de pluie (Smiri, 2010). Cette action combinée de détachement et déplacement par splash des gouttes d’eau est probablement la raison pour laquelle on l’a souvent considéré comme le seul processus à l’origine de la battance et de l’érosion. Cependant, il ne faut pas forcément assimiler splash et dégradation structurale car le splash peut dans certains cas déplacer des agrégats sans qu’aucune désagrégation n’intervienne. Les particules détachées par les gouttes de pluie sont généralement des micro-agrégats ou des particules élémentaires < 100 mm. La taille et l’impact des gouttes sont des facteurs importants dans ce processus de destruction et d’arrachement (éclaboussement par l’effet du splash) (Figure 4). Chapitre 1.Généralités sur les facteurs et processus de l’érosion du sol 8 Figure 4. Diamètre des gouttes en fonction de vitesse de chute (Smiri, 2010). L’énergie d’une seule goutte de pluie cause une érosion par éclaboussement ou rejaillissement qui peut déplacer les particules sur quelques dizaines de cm, sans oublier la distance dépendant de la masse des particules et de l’angle d’incidence des gouttes de pluies par rapport à la surface (Figure 5). La masse de sol détachée peut être de l’ordre de plusieurs dizaines de tonnes par hectare et par an. Figure 5. Rejaillissement du sol et de l’eau suite à l’impact d’une goutte d’eau ou effet du splash (Smiri, 2010). L’énergie cinétique des gouttes qui tombent est généralement utilisée comme paramètre pour déterminer le pouvoir érosif des pluies. Cette énergie cinétique peut être très élevée dans les régions humides ou semi-arides. En Afrique, par exemple, elle peut être deux à six fois plus importante que dans les zones tempérées. Les particules de sol très fines qui sont détachées de la surface par l’impact des gouttes sont piégées entre les éléments plus grossiers et peuvent obstruer les pores de la couche supérieure du sol et réduire considérablement le taux d’infiltration (battance). Cette obstruction augmente les risques d’érosion et de ruissellement en surface. Chapitre 1.Généralités sur les facteurs et processus de l’érosion du sol 9 Les sols limoneux sont particulièrement touchés par ce phénomène. La croûte de battance ainsi formée s’épaissit dans les petites dépressions où l’eau stagne, permettant la sédimentation des éléments fins. La perméabilité de la surface peut descendre en dessous de 2 mm/h en période humide. Le micro relief s’estompe et le sol perd toute capacité de rétention d’eau superficielle. Lorsque la croûte de battance est formée, les pluies ultérieures, même si elles sont de faible intensité, engendreront du ruissellement (Benkhadra, 1997).

Le ruissellement

L’érosion des sols se développe lorsque les eaux de pluie, ne pouvant plus s’infiltrer dans le sol, ruissellent sur la parcelle en emportant les particules de terre. Ce refus du sol d’absorber les eaux en excédent apparaît soit lorsque l’intensité des pluies est supérieure à l’infiltrabilité de la surface du sol (ruissellement), soit lorsque la pluie arrive sur une surface partiellement ou totalement saturée par une nappe (ruissellement par saturation) (Chebbani et al., 1999). Ces deux types de ruissellement apparaissent généralement dans des milieux très différents, bien que l’on observe parfois une combinaison des deux. Une fois le ruissellement déclenché sur la parcelle, l’érosion peut prendre différentes formes qui se combinent dans le temps et dans l’espace pouvant donner naissance soit une érosion diffuse et /ou soit une érosion concentrée. Il est donc à noter qu’il y a détachement par ruissellement lorsque la force de friction de l’eau sur les particules du sol est supérieure à la résistance du sol au cisaillement comme schématisé sur le graphique suivant (Smiri, 2010) : Figure 6. Détachement par ruissellement (Smiri, 2010). Chapitre 1.Généralités sur les facteurs et processus de l’érosion du sol 10 3.2. Le transport Il est dû à la fois aux gouttes d’eau de pluie (par rejaillissement = effet splash) et aux eaux de ruissellement. Ainsi, le transport est assuré par ces eaux. Cependant, il est à signaler que le mode de transport par l’effet du splash est généralement négligeable sauf sur pente forte (Vanoni, 1977). Alors que les eaux de ruissellement sont les plus responsables du transport des particules du sol détachées. Les modes de transport par ruissellement sont illustrés dans la figure 7. Figure 7. Modes de transport par ruissellement (Zaher, 2010). 

La sédimentation

L’agent responsable de la sédimentation est l’eau de ruissellement. Les particules arrachées du sol se déposent entre le lieu d’origine et l’aval en fonction : 1- de leur dimension, 2-de leur densité, 3-de la capacité de transport du ruissellement ou du cours d’eau. Les particules se déposent dans l’ordre suivant : 1-sable grossier, 2-sable fin, 3-limon. Les argiles et l’humus colloïdal sont généralement transportés jusqu’à l’embouchure du cours d’eau où ils se déposent soit après évaporation de l’eau, soit après floculation (Zaher, 2010). 

Conséquences de l’érosion hydrique

Conséquences de l’érosion hydrique en zones érodées Tous les sols sont naturellement soumis à l’érosion. En agriculture, l’érosion du sol renvoie à l’amincissement de la couche arable d’un champ sous l’effet des forces érosives naturelles de l’eau et du vent, ou sous l’effet des activités agricoles, comme le travail du sol. La cause de l’érosion par l’eau ou le travail du sol, dans tous les cas, le sol : se détache, se déplace, puis se dépose. La couche arable, fertile, vivante et riche en matière organique, est emportée ailleurs sur le terrain, où elle s’accumule avec le temps, ou hors du terrain, dans les réseaux de drainage. L’érosion du sol abaisse la productivité de la terre et contribue à la pollution des cours d’eau, des terres humides et des lacs adjacents (Smiri, 2010). Il s’agit des pertes en terre et en éléments nutritifs : les griffes, fines rigoles formées par l’eau, particulièrement en haut des pentes, sur le bord des pistes ou dans les champs sillonnés par les labours (Figure 8). Elles deviennent des ravines dû à la concentration de ruissellement excessif, pertes d’engrais et de matière organique, destruction de la structure du sol, réduction de la profondeur du sol (Figure 9). Photo 1. Transport solide en suspension suite Photo 2. Formation de rigoles. au décapage de la surface du sol. Figure 8. Différents cas de manifestation des pertes du sol par ravinement dans le bassin de l’Oued Bougous. Cliché AMAMRA ,2015 Cliché AMAMRA ,2015 Chapitre 1.Généralités sur les facteurs et processus de l’érosion du sol 12 Figure 9. Dégradation de la structure du sol (Smiri, 2010). L’érosion des rives entraîne non seulement le recul des rives des cours d’eau, menaçant ainsi la disparition d’habitats fauniques, mais également une augmentation de la charge particulaire des eaux du fleuve. Une fois arrachées, les matières particulaires sont transportées dans les cours d’eau, parfois sur de longues distances et se déposent sur le lit pour former des sédiments jusque dans l’estuaire. De plus, si elles sont contaminées, elles contribuent à la contamination du milieu récepteur en aval.

Conséquences de l’érosion hydrique en zones de dépôts

Il s’agit de charger les rivières matières en suspension. L’augmentation de la turbidité des eaux modifie l’équilibre trophique. L’entraînement des particules de sols dans les eaux superficielles s’accompagne également de celui des intrants agricoles (engrais, pesticides) et des polluants d’origine industrielle, urbaine et routière. En ce qui concerne l’eutrophisation des eaux de surface, l’apport important de sédiments dans les eaux de ruissellement a pour effets biologiques et physiques néfastes sur la qualité de l’eau. Ces apports peuvent inclure des éléments azotés et phosphatés et même des métaux lourds capables d’être également transportés. La qualité de l’eau est détériorée par eutrophisation à cause du réchauffement de la température de l’eau et l’intensification du développement d’algues et de bactéries causant le vieillissement prématuré des eaux des exutoires et, par le fait même, une perte de la biodiversité. 

Les différentes formes de l’érosion hydrique 

L’érosion aréolaire (diffuse ou de surface)

Elle dépend des caractéristiques du sol (granulométrie, humidité, teneur en matières organiques) et des caractéristiques de surface (inclinaison, longueur et forme de la pente, rugosité, couvert végétale). L’érosion aréolaire regroupe l’érosion en nappe et l’érosion en rigoles (Elahcen, 2013).

L’érosion en nappe

Le processus de l’érosion en nappe dépend de l’intensité maximale des pluies qui déclenchent le ruissellement. Ensuite, elle dépend de l’énergie cinétique des pluies, c’est-à-dire l’impact des gouttes qui arrachent les particules. En effet, la battance des gouttes de pluie va envoyer des gouttelettes dans toutes les directions, de plus, elle dépend de la durée des pluies et/ou l’humidité avant les pluies (Zaher, 2010). Ce type d’érosion entraine des conséquences morphologiques et pédologiques fâcheuses suite à un décapage de l’horizon superficiel diminuant un décapage de l’horizon superficiel diminuant insidieusement sa réserve en élément fertilisant et un entrainement préférentiel des particules les plus fines de la matière organique et du carbonate de calcium (Elahcen, 2013).Le plus souvent l’érosion hydrique commence par un ruissellement diffus ou érosion en nappes qui se développe plus tard au ruissellement concentré. Ce sont les cas illustrés dans les figures 10 et 11 qui montrent une érosion aréolaire où il n’y a pas encore la formation de chenaux. Figure 11. Erosion en nappe dans le bassin de l’Oued Bougous. 5.1.2. Erosion en rigoles C’est la deuxième phase de l’érosion aréolaire, elle se produit lorsque l’écoulement d’eau se concentre et choisit son passage, dès qu’une griffe s’établit. L’eau de ruissellement tend à se réunir, et plus elle se creuse plus il y a appel d’eau dans la rigole (Elahcen, 2013).

Erosion linéaire

L’érosion linéaire est un indice que le ruissellement s’est organisé, qu’il a pris de la vitesse et acquis une énergie cinétique capable d’entailler le sol et d’emporter des particules de plus en plus grosses. Elle se produit lorsque l’écoulement liquide est concentré dans le lit des talwegs. Ce type d’érosion dépend des caractéristiques géométriques et hydrauliques de l’écoulement, ainsi que de la granulométrie du substrat en place. La connaissance de ces paramètres permet de déterminer la force tractrice qui agit sur le lit et qui représente l’ensemble des forces érosives. Ces forces, beaucoup plus grandes que celles qui contrôlent l’érosion aréolaire, permettent de mobiliser des grains de diamètre élevé.