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Contribution à l'évaluation de
l'érosion dans le bassin versant de
la rivière Grise pour un
meilleur plan d'aménagement.
Mémoire
présenté par Yvio GEORGES
en vue de l'obtention du
diplôme de
Master complémentaire en Gestion des risques
naturels
Jury composé de :
Promoteur : Prof. Dimitri XANTHOULIS Lecteur : Prof. Pierre
OZER
Lecteur : Prof. Roger PAUL
Lecteur : Prof. Petit François
Année académique 2007-2008
Remerciements
Nous ne saurions commencer la rédaction de ce document
sans exprimer nos gratitudes à l'égard de l'Architecte de
l'univers qui nous a donné de l'intelligence, de la santé et de
l'énergie pour réaliser ce travail.
Au terme de celui-ci, je tiens à remercier de façon
spéciale :
Mon promoteur monsieur le Professeur Dimitri XANTHOULIS pour
ses multiples aides soit en termes de contact avec d'autres personnes qui
travaillent en Haïti pour nous aider à acquérir certaines
données ou soit par le support de son unité (hydrologie et
hydraulique agricole) à commander des données cartographiques qui
ont été nécessaires à ce travail, pour
également les corrections du document et ses conseils.
Mes remerciements vont aussi à :
· Mr Olivier DEBAUCHE son assistant pour ses conseils et
ses aides techniques.
· Mr le professeur Philippe LEPOIVRE que, grâce
à son intervention l'AUF a finalement accepté de prolonger notre
bourse jusqu'à la fin de l'année académique de la
FUSAGx.
· L'Agence Universitaire de la Francophonie (AUF) pour
son aide financière.
· Mes soeurs Ervine et Hodelanie, à mon frère
Verhoux et mes parents pour leur support moral.
Je présente également mes sincères
remerciements à tous ceux qui d'une façon ou d'une autre à
contribuer à la réussite de ce travail notamment Monsieur Yvan
CASTAIGNE, Professeur Jocelyn LOUISSAINT, Agronome Valentz POLO, mes amis Amani
L. et Farid T., le CNIGS sans négliger les supports de mes amis
haïtiens de la FUSAGx.
Tables des matières
Remerciements i
Tables des matières ii
Liste des figures iv
Liste des tableaux v
Liste des sigles et abréviations vi
Résumé vii
Abstract viii
INTRODUCTION 1
1.1- Objectifs 2
1.1.1- Objectif général 2
1.1.2- Objectifs spécifiques 2
1.2- Hypothèse 2
1.3- Cadre de l'étude 2
2- PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDES 3
2.1 - Géographique 4
2.2- Relief 4
2.3- Pédologie 5
2.4- Hydrographie 5
2.5- Végétation 6
3- REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 6
3.1 - Introduction 6
3.2- Définition de l'érosion 7
3.3- Mécanisme de l'érosion 7
3.3.1 -Détachement 7
3.3.2- Transport : 7
3.3.3- Dépôt 7
3.4-Différentes formes d'érosion 8
3.4.1 - Erosion en nappe (sheeterosion) ou érosion
diffuse. 8
3.4.2- Erosion en rigoles (rills). 8
3.4.3- Erosion en ravines (gullies). 8
3.5- Conséquences de l'érosion des sols 9
3.6-Facteurs de l'érosion 9
3.6.1- Facteur topographique ou l'influence de la pente (Ls)
10
3.6.2- Intensité des précipitations ou
érosivité des pluies (R) 10
3.6.3- Couvert végétal (C) 10
3.6.4- Erodibilité des sols : K 11
3.6.5-Facteur d'aménagement 11
3.6.6-Facteurs anthropiques 11
3.7- Modèles d'évaluation de l'érosion
11
3.7.1- Introduction 11
3.7.2-Le modèle empirique de perte en terre de Wischmeier
et Smith (USLE) 12
3.7.3- Modèle SWAT 12
3.7.3.1-Présentation de SWAT 12
3.7.3.2- Utilisation de SWAT dans le monde. 13
3.7.3.3- SWAT et le SIG 13
3.7.3.4- Fonctionnement de SWAT 14
3.7.3.5- Equation hydrologique de SWAT 15
3.7.3.6 -Données d'entrée (Input) de SWAT 16
3.7.3.7 - Formats des inputs utilisés par SWAT.
17
4- MATERIEL ET METHODE 18
4.1- Matériel 18
4.2-Méthode: 19
4.2.1 - Consultation des données préexistantes
19
4.2.2- Délimitation de la zone d'études 19
4.2.3- Préparation et intégration des inputs
utilisés par SWAT. 19
4.2.4- Analyse et confrontation de cartes diverses 20
5- RESULTATS ET DISCUTIONS Erreur ! Signet non
défini.
5.1 - Superficie en fonction de l'altitude du Bassin versant.
Erreur ! Signet non défini.
5.2- Traitement, analyse et Confrontation de cartes diverses.
Erreur ! Signet non défini.
5.2.1 La géologie et les isohyètes Erreur !
Signet non défini.
5.2.2- La carte de pente, réseau routier et densité
d'habitat Erreur ! Signet non défini.
5.2.3-Occupation des sols du BV de la rivière Grise
Erreur ! Signet non défini.
5.2.4 Pente, Occupation des sols et Isohyètes
Erreur ! Signet non défini.
5.2.5-Erosion dans le bassin versant de la rivière Grise
Erreur ! Signet non défini.
5.2.6-Carte de synthèse des analyses thématiques
Erreur ! Signet non défini.
5.2.7 Sédimentation en aval de cette rivière
Erreur ! Signet non défini.
5.2.8 Synthèse Erreur ! Signet non
défini.
5.3 Estimation de la charge solide transportée par la
rivière Grise Erreur ! Signet non défini.
CONCLUSION ET PERSPECTIVES Erreur ! Signet non
défini.
BIBLIOGRAPHIE Erreur ! Signet non
défini.
ANNEXES Erreur ! Signet non défini.
Liste des figures
Figure 1 : Carte géographique de la République
d'Haïti 3
Figure 2 : Carte de relief du Bassin versant de la rivière
Grise 4
Figure 3 : Carte des réseaux hydrographiques du bassin
versant de la rivière Grise. 6
Figure 4 : site d'extraction de sédiments dans le lit de
la rivière Grise dans la basse plaine. 8
Figure 5 les différentes zones d'un BV et les types de
dégâts. 9
Figure 6 : Délimitation et subdivision du BV de la
rivière Grise en des sous-bassins versants
13
Figure 7: schémas du cycle hydrologique 14
Figure 8: Données d'entrées et les résultats
de traitement avec SWAT. 17
Figure 9: Courbe hypsometrique du bassin versant de la riviere
Grise Erreur ! Signet non
défini.
Figure 10: Confrontation de la géologie, la pente et les
isohyètes. Erreur ! Signet non
défini.
Figure 11 : Exploitation de pierres sur les pentes abruptes
Erreur ! Signet non défini.
Figure 12 : Carte de pente, réseau routier et
densité habitat de la rivière Grise . Erreur ! Signet non
défini.
Figure 13 : Carte d'occupation (OCS) des sols dans le BV de la
rivière Grise en 1998 Erreur ! Signet non
défini.
Figure 14 : Pluviométrie mensuelle de la riviere Grise,
2007 Erreur ! Signet non défini.
Figure 15 : Pente, occupation des sols et isohyète de la
rivière Grise. Erreur ! Signet non
défini.
Figure 16 : Carte d'érosion du BV de la rivière
Grise. Erreur ! Signet non défini.
Figure 17 : Carte de synthèse des analyses
thématiques Erreur ! Signet non défini.
Figure 18 : Profil en long de façon macroscopique de la
zone de rupture de pentes jusqu'à
l'embouchure. Erreur ! Signet non
défini.
Figure 19: Débit d'eau sédimenté passant par
l'exutoire à Tabarre. Erreur ! Signet non
défini.
Liste des tableaux
Tableau 1: Effet de la pente sur le ruissellement et
l'érosion 10
Tableau 2: Format des données d'entrée pour les
précipitations. 17
Tableau 3: Format des données d'entrée pour les
températures (3 champs) 17
Tableau 4: Format des données d'entrée pour la
radiation solaire (2 champs). 17
Tableau 5 :Table de localisation spatiale de la station des
précipitations. 18
Tableau 6: Types de données utilisées et leur
provenance. 18
Tableau 7 : Géologie de la Rivière Grise
Erreur ! Signet non défini.
Tableau 8 : Classe de pentes Erreur ! Signet non
défini.
Tableau 9 : Occupation (ou couverture) des sols du BV de la
rivière Grise en 1998. ... Erreur ! Signet non
défini.
Tableau 10 : Risques d'érosion dans le BV de la
rivière Grise Erreur ! Signet non défini.
Tableau 11: Débit moyens mensuels et sédiments
passant par l'exutoire à Tabarre de 1985 à
1994. Erreur ! Signet non défini.
Tableau 12: Poids de sédiments charriés.
Erreur ! Signet non défini.
Liste des sigles et abréviations
BV : Bassin Versant
BME : Bureau des Mines et de l'Energie
CNIGS : Centre Nationale de l'Information Géo-Spatiale
MARNDR : Ministère de l'Agriculture, des ressources
naturelles et du développement rural
MNT : Modèle numérique de terrain
MPCE : Ministère de la Planification et de la
Coopération Externe
OCS : Occupation des Sols
SIG : Système d'Informations Géographiques
SWAT : Soil and water assessment tool
UNESCO : Organisation des Nations Unies pour l 'Education, la
Science et la Culture
USDA : Département de l'Agriculture des
États-Unis
EPIC : Erosion and Productivity Impact Calculator
SWRRB : Simulator for Water Resources in Rural Basins
CREAMS : Chemicals Runoff and Erosion From Agricultural
Management System
GLEAMS : Groundwater Loading Effects of Agricultural Management
System
IFEN : Institut Français de l'Environnement.
LTHE : Laboratoire d'étude des Transferts en Hydrologie et
Environnement.
Résumé
Cette étude s'est proposé de contribuer à
l'évaluation de l'érosion dans le bassin versant de la
rivière Grise en vue de proposer des perspectives pour un meilleur
aménagement des zones à risque concernées par
l'étude.
L'outil SIG et son couplage avec le modèle
agro-hydrologique SWAT ont permis d'apprécier l'érosion au sein
de la rivière Grise. Les traitements et les analyses effectués
à l'aide du SIG fournissent une information spatialisée pouvant
être utilisée comme support d'aide à la décision en
permettant une localisation rapide des zones à hauts risques
d'érosion dans le bassin versant de la rivière Grise, lesquelles
doivent être prioritairement contrôlées et
protégées. Vu qu'il n'apporte aucune indication sur la
quantité de la charge solide pouvant être accumulée dans
des endroits de la rivière qui sont sujets à des
débordements, son couplage avec le modèle SWAT a
été nécessaire afin de pouvoir quantifier la charge solide
transportée par cette rivière lors des diverses averses.
L'analyse du profil en long, réalisé en suivant
le lit de la rivière, contribue à déterminer les lieux
d'accumulation des sédiments qui constituent des endroits possibles de
débordement d'eau sur les zones de proximité.
L'étude révèle que les principales causes
de l'érosion au sein de la rivière Grise sont liées
à l'exploitation abusive des sols pour l'agriculture, le pâturage,
l'exploitation des carrières, et l'urbanisation. Ce qui entraine
très souvent des conséquences socio-économiques se
manifestant par la perte des sols cultivables, l'affectation des
infrastructures (routes, ponts), des équipements collectifs ou publics,
pertes en vies humaines et des biens, des conséquences environnementales
comme le dépeuplement de la flore marine, destruction d'habitats des
espèces animales.
Mots clés: Erosion, Bassin
versant, enjeux et aménagement
Abstract
This paper aims at contributing to the assessment of erosion in
the watershed of the Grise river in order to propose prospects for a better
management of risk areas concerned.
The Geographic Information System (GIS) tool and its coupling
with the agro-hydrological SWAT model allowed assessing erosion within the
Grise River. Processings and analyses achieved using GIS provide spatial
information that can be used as help to decision allowing rapid localization of
high risks areas of erosion in the Grise River watershed, which in priority
must be controlled and protected. Given it doesn't provide any indication on
the amount of sediment that may be accumulated in parts of the river that are
liable to overflow, its coupling with the SWAT model has been necessary in
order to quantify the sediment carried by this river during various showers.
An analysis of longitudinal profile, achieved by following the
river bed, contribute to determine the accumulation sites of sediments that are
possible water overflow locations over proximity areas.
The study reveals that the main causes of erosion within the
Grise river are linked to the land abuse for farming, pasture, exploitation of
quarries and urbanization. This often leads to both socio-economic consequences
manifested by loss of arable land, allocation of infrastructures (roads,
bridges...), collective or public equipements, loss of human life and goods,
and environmental as depopulation of the marine flora, destruction of animal
species habitats.
Keys words: Erosion, watershed, stake and
planning
INTRODUCTION
L'érosion du sol reste encore le plus grand
problème de l'environnement du monde, menaçant non seulement les
pays développés, mais encore plus les pays en
développement. 65% des sols sur la terre sont confrontés aux
phénomènes de dégradation parmi lesquels l'érosion
et la désertification. En Europe, 12% des sols sont en cours
d'être menacés par l'érosion hydrique, et 4% par
l'érosion du vent. Elle existe également sur 95 millions d'ha de
terres en Amérique du Nord et 500 millions d'ha en Afrique (Xinhua,
2002).
Cette évolution de l'érosion au niveau des
continents n'est pas divergente dans la plupart des pays parmi lesquels
Haïti. Ce dernier, depuis 19501, subit une dégradation continue de
son espace rural et de ses ressources naturelles (FAO, 1994). Le morcellement
des terres, le déboisement et l'érosion l'ont mené
à une situation écologique désastreuse, jugée
même irréversible.
Des zones de pente qui devraient être des zones de
réserves sont déboisées. Cette situation s'aggrave avec
l'insécurité foncière qui sévit à travers
tout le territoire haïtien et avec la surpopulation dans les montagnes,
qui entraînent la substitution des plantes et des cultures
pérennes par des cultures de cycles courts très érosives
(Alleyn ,2006).
Avec une pluviométrie annuelle de 1 400 mm/an, le pays
reçoit un volume de 40 milliards m3 d'eau, dont 90% s'en vont
dans la mer à cause d'une faible infiltration due à l'absence
d'arbres. Le quart de la surface du pays était couvert de forêt en
1950, il ne restait que 10% en 1987, 4% en 1994 et 1.4 % actuellement (Lebrun,
2004).
Cette diminution drastique du couvert végétal a
pour corollaire une intensification des pertes en sol. Selon Latortue (1998)
plus de 36 millions de tonnes de terre s'en vont dans la mer chaque
année. La perte en terre cultivable s'élève à plus
de 10 000 ha au niveau du pays. Tout cela entraîne, d'une part, une
baisse de la production agricole due au transport de la couche arable par l'eau
de surface, le tarissement des sources, la disparition des rivières, la
sécheresse, d'autre part, des inondations, glissements de terrain,
épidémies et des pertes en vies humaines lors des saisons
pluvieuses. Des transports solides liés aux grandes crues laissent des
torrents de boues au bas des champs, dans les fosses, sur les routes, des
masses de sédiments dans les lacs, les fleuves, les canaux et dans
certains ports du pays.
Cette situation, décrite pour l'ensemble du pays, n'est
pas différente au niveau de la rivière Grise. La
dégradation très poussée des sols de son bassin versant
entraîne une forte accumulation de sédiments en aval de cette
rivière. Une forte exploitation de pierres de façon irrationnelle
sur des pentes abruptes en amont se fait sentir en vue de satisfaire aux
demandes élevées des fournisseurs de matériaux de
construction sur le marché de Port-au-Prince. Entre autres, les pentes
érodées des montagnes de la Selle et du Trou d'eau2,
conséquence de l'absence du couvert végétal et des
pratiques culturales inappropriées renforcent davantage
l'érosion.
Une divagation du lit de cette rivière est
observée de l'amont vers l'exutoire. Elle est
amplifiée par le
sapement des berges qui, dans plusieurs endroits du lit, est induit par une
1 Selon CHAMLEY (2002), Haïti comprenait
jusque vers le milieu du 20è siècles un ensemble de forêts,
cultures et prairies, au sol relativement préservé et à
l'habitat plutôt dispersé. Alors que les décennies
suivantes sont caractérisées par une explosion
démographique (6enfants/femme) liée à un taux de
croissance annuelle de 3%.
2 La source principale de la rivière Grise.
urbanisation anarchique sur les berges et même dans le
lit majeur de la rivière. Le barrage de diversion de cette
rivière, destiné à l'irrigation, étant actuellement
complètement couvert de sédiments, constitue un exemple explicite
de l'effet de l'érosion sur l'aval. D'autre part, à Tabarre, qui
est une commune en développement industriel, à la moindre averse,
des tonnes d'alluvions transportées par cette rivière
s'étalent sur la chaussée, ce qui ralentit ou concentre la
circulation à certains endroits. Même une partie de
l'aéroport international de Port-au- Prince n'est parfois pas exempt de
la montée d'eau sédimentée de cette rivière.
Vu que la rivière Grise n'est pas affranchie du
phénomène d'érosion, comment s'y prendre pour
évaluer son ampleur ? Y a-t-il des relations de causes à effets
entre géologie, densité de l'habitat, occupation des sols et
amplification de l'érosion dans le BV de la rivière Grise?
Peut-on quantifier les éléments charriés par la
rivière en crue? Où sont-ils déposés et ya-t-il des
menaces qui y sont associées? Dans le cadre de ce mémoire, la
combinaison de plusieurs outils peut permettre une meilleure
appréciation du phénomène d'érosion dans le bassin
versant de la rivière Grise.
1.1- Objectifs
1.1.1- Objectif
général
L'objectif général de ce travail de fin
d'études est de contribuer à l'évaluation de
l'érosion dans le BV de la rivière Grise pour un meilleur plan
d'aménagement.
1.1.2- Objectifs spécifiques
Les objectifs spécifiques consistent à :
· Etudier les relations entre les risques d'érosion
et les différentes formes de l'utilisation du sol ;
· Identifier les menaces de l'érosion sur l'aval et
les enjeux associés ;
· Contribuer à estimer le volume de sédiments
charriés ;
· Formuler des recommandations pertinentes pour un meilleur
plan d'aménagement de ce bassin versant.
1.2- Hypothèse
Le Système d'Information Géographique (SIG) et
le modèle agro-hydrologique SWAT peuvent constituer des outils
permettant de mieux apprécier l'érosion en tant qu'un risque
considérable au niveau du bassin versant de la rivière Grise.
1.3- Cadre de l'étude
Un chapitre d'introduction qui présente le
problème de l'érosion dans un cadre global puis local en le
focalisant sur la zone d'études elle-même.
Le chapitre (2) présente la zone d'études sur le
plan biophysique ;
Le troisième est constitué, d'une part, d'une
synthèse bibliographique sur le thème traité
`Erosion
des sols', son mécanisme, ses différentes formes, ses facteurs et
conséquences. Et,
d'autre part, d'une analyse succincte du
modèle d'évaluations de l'érosion de Wischmeier.
Ensuite, on y a procédé aussi à la
présentation du modèle SWAT, son fonctionnement ainsi que son
couplage avec le SIG.
Le chapitre 4, concerne les matériels et
méthodes.
Le chapitre 5 présente les résultats et
discussions.
2- PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDES
Source :
http://www.lib.utexas.edu/maps/americas/haiti_pol99.jpg
Figure 1 : Carte géographique de la
République d'Haïti
Yvio GEORGES Ing Agr. /MSC en Gestion des Risques Naturels
2.1- Géographique
Le bassin versant de la Rivière Grise est situé
au Sud et à l'Est de la région métropolitaine de
Port-au-Prince (la capitale de la république d'Haïti). Il est
limité au Sud part le sommet du massif de la Selle, à l'Ouest par
les mornes Calebasse et Gelin, à l'Est par les mornes Mare Réseau
et Pays-Pourri, et au Nord par les mornes Dumay et Chacha. Il a une superficie
d'environ 39 289 ha. Cette rivière traverse la Plaine du Cul-de-sac et
assure le rechargement de sa nappe, laquelle contribue fortement à
l'approvisionnement de Port-au-Prince en eau. Elle représente une source
d'exploitation intensive de matériaux de construction. Le sable est
exploité et vendu sur le marché de Port-au-Prince (Holly,
1999).
2.2- Relief
4
Figure 2 : Carte de relief du Bassin versant de la
rivière Grise
Constituée de faible pente, la plaine du cul-de-sac
forme l'aval de ce bassin versant et tend de 0 à 200m d'altitude sur une
distance de 20 km tandis qu'en amont de ce BV, l'altitude varie de 200 à
2250 m avec des pentes très fortes. On peut avoir une idée de la
hauteur du haut bassin versant si on se réfère au pic du mont de
la Selle, le plus élevé d'Haïti, qui est estimé
à 2600 m d'altitude et surtout sur la manière dont il pourrait
influencer l'érosion par ses fortes pentes. Car ce BV est
constitué de pentes allant de 30 à plus de 60 % (1.2 de l'annexe,
I).
2.3- Pédologie
Les sols de la zone d'études constituent une
mosaïque selon l'histoire géologique de la roche mère et le
relief. Ils sont provenus de basaltes, de calcaires et d'alluvions. En amont,
ils sont confrontés à deux nombreuses contraintes dont la
surexploitation (jachères pâturées, surpâturage,
besoin en chaume). Ils sont pour la plupart perdu leur horizon A (la couche de
matière organique) et même leur horizon B (couche de médium
friable pénétrable par les racines).
Selon Sergile (1998), la rivière Grise est
constituée principalement des sols suivants : poche sols sur karst (PK),
sols minces sur Karst (MK), sols d'alluvions (SA), sols caillouteux (SC) et
sols sur Basaltes (B). (Annexe II)
Sols sur Basaltes (B) = Ce sont des sols
très friables, bien drainés et très vulnérables
à l'érosion. Ils ne sont constitués que d'une couche de
matériaux basaltiques altérés.
Poche sols sur karst (PK) = Ces sols se sont
développés sous les forêts de pins et de feuillus. Ils ont
une bonne capacité de rétention d'eau mais l'horizon A est
déjà érodé.
Sols minces sur Karst (MK) = identiques au
précédent, les sols minces sur Karst sont formés dans les
aires à relief accidenté. Dans certaines localités,
l'épaisseur du sol n'est que 5 cm ou moins.
Sols alluvionnaires (SA) = Ceux-ci sont
formés à partir de sédiments transportés par la
rivière grise et ses affluents.
Sols caillouteux (SC) = ce sont des pauvres
sols et dont la couche arable a été érodée. La
roche mère se compose de gravier et cailloux qui font l'objet
d'exploitation intensive.
Les sols de la rivière Grise sont donc en grade partie
du calcaire quand on analyse les sols PK (poche sols sur karst), MK (sols
minces sur Karst) et les sols caillouteux (couleur blanchâtre). Les
données observées sur la carte de sol de la FAO (2005) soulignent
aussi une dominance en sols calcaires de la zone.
2.4- Hydrographie
Le BV de la rivière Grise renferme un ensemble de
cours d'eau et de sources. La plupart d'entre eux sont pérennes. La
pluviométrie approchée est en moyenne de 1300 mm\an à
Port- au-Prince, 1024 à Damien et 946 à Croix-des-Bouquets qui
constitue comme pour toute la basse plaine, une zone semi-aride. En amont
(Sergile, 1998), le climat est humide dans les montagnes qui sont
exposées au vent3 et sèche dans le cas contraire.
Cette constatation peut être faite en regardant la pluviométrie
enregistrée à la station de Kenscoff (1450 m d'altitude) qui
s'élève à 2000 mm contre 1400 mm à Pétion
Ville (Figure 2). Deux saisons pluvieuses sont observées au niveau du BV
de la Rivière Grise. La première va d'Avril à Mai, suivie
par une saison sèche de Juin à Juillet. La seconde, de Septembre
à Novembre, alterne avec une autre période de sécheresse
de Décembre à Mars (Sergile, 1998 ; Holly, 1999). Cette
rivière a un débit moyen de 3,93 m3/s.
3 Appelé effet de foehn, lorsque les
régions exposées au vent sont humides et sèches quand
elles sont placées sous le vent ou dans les dépressions.
Source : CNIGS, 2008
Figure 3 : Carte des réseaux hydrographiques du
bassin versant de la rivière Grise. 2.5-
Végétation
La végétation de la région où se
trouve la zone d'études est « l'une des plus intéressante de
la caraïbe du point de vue botanique» (Ekman 1926, Judd 1987,
Holdridge 1947) cité par Sergile (1998). Elle présente un
mélange de forêts de pin, des feuillus abritées par des
zones de forêt très humide de montagne, des forêts humides
de basse altitude, de forêt humide et de forêt sèche de la
zone sous-tropicale. Ces zones de végétation fournissent du bois
de feu, des poutres, des planches, des fruits et de la matière organique
à la région. Cependant, de nos jours, on ne peut plus parler de
forêts vierges mais de bosquets de plantes éparses.
L'érosion génétique est aussi palpable que celle des
mornes vu que les meilleurs arbres (naturels ou artificiels) coupés au
fil des ans ne sont pas régénérés.
3- REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
3.1- Introduction
Dans la littérature, il existe tout une panoplie
d'informations sur l'érosion des sols, principalement le
mécanisme, les facteurs qui l'influencent, les conséquences qui
en découlent ainsi que des méthodes d'analyse. En effet, cette
revue bibliographique a été réalisée par la
consultation des différents documents (ouvrages, articles, revues,
rapports, etc.) traitant le sujet au sens thématique
(érosion).
3.2- Définition de l'érosion
Selon la FAO (1994) l'érosion vient du verbe latin
"ERODERE" qui signifie "ronger". Elle représente l'ensemble des
phénomènes qui contribuent, sous l'action d'un agent
d'érosion (notamment l'eau) à modifier les formes de relief que
sont les sommets de plateau, les rebords de plateau, les talus, les corniches,
les terrasses, les versants.
Cette modification se fait par ablation de matières (sols
et roches), mais aussi par accumulation de la matière arrachée
(Domingo., 1996).
L'érosion des sols se fait sentir
généralement, lorsque les eaux de pluie ne peuvent plus
s'infiltrer dans le sol. 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, soit lorsque la pluie
arrive sur une surface partiellement ou totalement saturée par une nappe
(INRA et IFEN, 2002).
L'érosion peut faciliter ou provoquer des
dégâts aux installations ou à la qualité de l'eau. A
plus long terme, elle a pour conséquence une perte de la
fertilité et un déclin de la biodiversité des sols. Elle
varie dans le temps et dans l'espace, en fonction des conditions
écologiques et des mauvaises conditions de gestion de la terre par
l'homme.
3.3- Mécanisme de l'érosion
L'érosion hydrique résulte de divers processus que
sont le détachement, le transport et le dépôt ou la
sédimentation.
3.3.1 -Détachement
Le détachement des particules se produit à la
surface du sol lorsque, sous l'action des gouttes de pluie, des agrégats
s'éclaboussent ou lorsque la force de cisaillement du ruissellement
devient supérieure à la résistance au détachement
du sol (LTHE, 2007).
3.3.2- Transport :
Les particules issues de la dissociation, grossières
ou fines, sont ultérieurement déplacées vers l'aval sous
l'action de la gravité. Certains, comme les cailloux d'éboulis et
les blocs d'éboulement, tombent directement. D'autres, les plus fins,
sont véhiculés par un agent de transport,
généralement l'eau. La force du véhicule règle
naturellement la taille des sédiments; le vent ne pouvant
déplacer que les poussières et les fins grains de sable, tandis
que les torrents charrient du sable, du gravier et des galets
(Démangeot, 2000).
3.3.3- Dépôt
Il s'effectue lorsque l'énergie cinétique qui
déplace les matériaux issus du détachement, diminue ou
s'annule (Démangeot 2000). Les particules arrachées se
déposent entre le lieu d'origine et les mers. Elles se déposent
en général dans l'ordre suivant :
Sable sable fin 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.
En Haïti particulièrement dans les
périphéries de l'exutoire de la rivière Grise, les
sédiments provenant de l'amont remplissent le plateau continental sur
une profondeur de plus de 20 mètres (Holly, 1999). Dans le lit, les
particules plus grosses font l'objet d'exploitation.
Figure 4 : site d'extraction de sédiments dans
le lit de la rivière Grise dans la basse
plaine.
Photo prise à Santo en aval, commune de Tabarre (2007)
qui montre les matériaux transportés élevant le lit de la
rivière à la même hauteur que les bâtis (sur les
berges) dans le lointain. Cela a pour corollaire une augmentation des
fréquences des inondations (cas de la tempête tropicale Noel en
200 (1.1 de l'annexe I).
3.4-Différentes formes
d'érosion
On distingue trois formes d'érosion
accélérée :
3.4.1- Erosion en nappe (sheeterosion) ou
érosion diffuse.
L'érosion en nappe est le mouvement du sol
éclaboussé résultant de la destruction de la structure du
sol suivi du ruissellement; elle se produit assez uniformément sur la
pente et peut passer inaperçue jusqu'à ce que le sol arable ait
été perdu (Arnold et al, 1989).
3.4.2- Erosion en rigoles (rills).
L'érosion en rigoles résulte de la
concentration du ruissellement, en petits canaux assez bien définis .Ces
canaux portent le nom de rigoles lorsqu'ils sont assez petits pour ne pas
interférer avec les opérations de la machinerie. Sur un bassin
versant ou une parcelle, l'érosion en rigole succède à
l'érosion en nappe par concentration du ruissellement dans les creux.
3.4.3- Erosion en ravines
(gullies).
Une évolution de l'érosion en rigoles peut
conduire à l'érosion en ravine. Les rigoles sont appelés
ravins lorsqu'ils s'étendent au point de ne pouvoir être
comblés par les opérations normales de travail du sol, ou
lorsqu'ils deviennent nuisibles au travail du sol (Arnold et al, 1989).
En effet, le ruissellement, causant la formation ou
l'élargissement de ravins est habituellement le résultat de la
mauvaise conception des exutoires des systèmes de drainage de surface et
souterrain. Dans le BV de la rivière Grise en particulier à Dumay
l'érosion en rigole a été souvent remarquée.
3.5- Conséquences de l'érosion des
sols
L'érosion hydrique entraîne des
conséquences tant en amont qu'en aval des bassins versants. Elle peut se
traduire, en amont, par des pertes en terre ainsi que des pertes en
matière organique et en éléments nutritifs notamment
l'azote et le phosphore (Dautrebande, 2006).
A coté des dégâts bien visibles
concernant les terres cultivées, il existe des dégâts en
aval beaucoup plus insidieux, provoqués par l'augmentation du
ruissellement et l'entraînement des particules du sol. Ce sont, entre
autres, les coulées de boues, inondations, sapements de
chaussées, colmatages des réseaux d'assainissement et des
ouvrages de retenue des eaux pluviales, envasements des cours d'eau (Beauchamp,
2006). Des accumulations sédimentaires massives peuvent en
résulter à l'aval, perturbant les écosystèmes
fluviatiles, lacustres, estuariens ou côtiers, et modifiant la dynamique
du carbone particulaire et dissous (Chambley, 2002).
Source : Papy et Douyer, 1991 cité par Ifen et INRA
(2002)
Figure 5 les différentes zones d'un BV et les
types de dégâts.
En effet, l'érosion du sol porte atteinte non
seulement au développement économique, mais encore aux
changements climatiques par ce que le processus de l'érosion du sol
dégage « dans l'air des ions de carbone 4» alors que le
dioxyde de carbone est la première cause du réchauffement global
de la planète (Xinhua, 2002).
3.6-Facteurs de l'érosion
L'érosion hydrique résulte de l'interaction du
climat (pluie, températures, ...), les propriétés
du
sol (matière organique, stabilité structurale,
capacité d'infiltration,...), le relief (longueur et
gradient de
pente), les pratiques culturales (travail du sol) et le couvert
végétal. La
4 Selon Mark Nearing, membre de l'Organisation
internationale de la conservation du sol (Xinhua, 2002).
modification spatiale et temporelle de cette interaction peut
induire une amplification de l'érosion.
3.6.1- Facteur topographique ou l'influence de la
pente (Ls)
Les paramètres topographiques sont fondamentaux pour
expliquer l'importance des phénomènes érosifs. La
déclivité et la forme de la pente et la longueur de la plus
grande pente ont un rôle important. Batti et Depraetere
(2007) admettent que l'érosion moyenne par unité de surface
croît avec la longueur de la pente et l'expliquent par le fait que les
pentes les plus longues permettent une plus forte accumulation du
ruissellement, ce qui accroît l'énergie globale de celui ci et ses
possibilités de détachement et de transport.
FAO (1994), de son coté, souligne l'influence de
l'importance de la pente sur l'érosion en mettant en exergue l'existence
de l'érosion et de ruissellement intense sur des pentes douces. Son
analyse vise à indiquer qu'il n'est pas besoin de forte pente pour
déclencher ce phénomène.
Tableau 1: Effet de la pente sur le ruissellement et
l'érosion
Pente %
|
Erosion moyenne et t/ha/an
|
Ruissellement moyen annuel %
|
|
1,25
|
|
5,0
|
|
7
|
1,50
|
|
8,6
|
|
22
|
|
2,00
|
|
1 2,0
|
|
30
|
|
|
Source : Roose ,1994
3.6.2- Intensité des précipitations ou
érosivité des pluies (R)
La pluie est évidemment l'agent essentiel de
l'érosion hydrique. L'érosivité de la pluie se
définit comme étant son aptitude à provoquer
l'érosion. L'érosivité dépend surtout de
l'intensité de pluie ou de l'énergie cinétique qui en
résulte directement (Stengel et Gelin, 1998). Cette énergie
découle du diamètre des gouttes et de leur vitesse de chute.
L'efficacité de la pluie vis à vis des processus
d'érosion est liée aux rôles qu'elle a dans le
détachement des particules des sols et surtout dans la formation du
ruissellement (Macary et Berville., 2003).
3.6.3- Couvert végétal
(C)
Le risque d'érosion augmente lorsque le sol n'a qu'un
faible couvert végétal ou de résidus. Les résidus
et la végétation protègent le sol de l'impact des gouttes
de pluie et de l'éclaboussement. Ils tendent à ralentir la
vitesse de l'eau de ruissellement et permettent une meilleure infiltration.
L'efficacité du couvert végétal et de
résidus à réduire l'érosion dépend du type,
de l'étendue et de la densité du couvert végétal.
La végétation et les résidus combinés, couvrant
complètement le sol, interceptent la pluie et sont le moyen le plus
efficace pour réduire les pertes de sol. Les résidus
partiellement incorporés et leurs racines ont aussi leur importance,
parce qu'ils facilitent l'infiltration. (Arnold et al, 1989).
3.6.4- Erodibilité des sols :
K
L'érodibilité représente la
sensibilité d'un sol à l'arrachement et au transport des
particules qui le composent .Elle est caractérisée par la
résistance au splash (battance) et la résistance au cisaillement
(lié au ruissellement). Plusieurs paramètres sont aussi
considérés dans l'analyse de la sensibilité d'un sol
à l'érosion. Ces paramètres sont la capacité
d'infiltration, la stabilité structurale, la texture, la teneur en
matière organique.
Elle n'est pas homogène dans l'espace et elle
évolue dans le temps : elle augmente au cours de la saison des pluies et
varie en fonction des caractéristiques des sols, de l'âge du
défriche- ment et des techniques culturales.
3.6.5-Facteur d'aménagement
Le labour a certaines influences sur le risque
d'érosion du sol. Ceci comprend la profondeur, la direction et la
période de labour, le type d'équipement utilisé et le
nombre de passages. En effet, on considère que le travail du sol limite
l'érosion s'il dérange le moins possible la
végétation ou les résidus de surface. Barthès et al
(1998) estiment que le ruissellement et les pertes en sols sont plus importants
en parcelles labourées, plus faibles en semis direct et
intermédiaires en travail superficiel.
En outre, Roose et Georges (2004) considèrent que le
billonnage cloisonné en courbes de niveau améliore le stock d'eau
du sol et réduit ainsi l'impact érosif des eaux de surface. De
plus, FAO (1994) a souligné que les techniques biologiques (couverture
maximum du sol, usage d'engrais, paillage, plantes de couverture, rotations,
etc....) sont plus efficaces par rapport aux techniques mécaniques qui
sont non seulement très coûteuses mais aussi très
difficiles à entretenir. Donc, les types d'aménagement visent la
stabilisation des cours d'eau et une atténuation des excès de
précipitation.
3.6.6-Facteurs anthropiques
L'érosion est devenue essentiellement une
conséquence directe de l'activité humaine qui représente
maintenant le principal facteur de la dégradation des sols. L'homme peut
être à l'origine du déclenchement et de
l'accélération de l'érosion par ses actions de
défrichement des forêts, incendies et surpâturages et
pratiques culturales. De plus, les aménagements routiers et urbains, en
augmentant les surfaces imperméables, exacerbent les inondations,
favorisent le ruissellement et donc constituent un facteur d'entraînement
du sol.
3.7- Modèles d'évaluation de
l'érosion 3.7.1- Introduction
Il existe plusieurs modèles d'évaluation de
l'érosion, entre autres le modèle de Wischmeier et le
modèle SWAT. Les modèles constituent toujours une
représentation simplifiée de la réalité. Ils
permettent d'analyser des systèmes complexes, servent de
complément aux mesures, permettent une extrapolation dans le temps et
dans l'espace et sont susceptibles de combiner différents facteurs. La
qualité des résultants obtenus par un modèle dépend
de la qualité des données utilisées, dont les
différentes étapes ont été décrites par
Beven (en annexe).
3.7.2-Le modèle empirique de perte en terre
de Wischmeier et Smith (USLE)
Le modèle empirique de perte en terre de Wischmeier et
Smith (USLE : Universal Soil Loss Equation), ou équation universelle de
perte en sol, a été utilisé en Amérique du Nord sur
des parcelles standard (expérimentales). Selon ce modèle (Roose
et Georges, 2004), l'érosion est une fonction multiplicative de
l'érosivité des pluies (le facteur R.) que multiplie la
résistance du milieu, laquelle comprend le facteur
d'érodibilité du sol (K), la topographie (S L), les pratiques
antiérosives (P),le couvert végétal et les pratiques
culturales (C).
L'équation USLE s'exprime par la relation : A = R. K. LS.
C. P
Cependant, les facteurs de celle-ci varient en fonction des
conditions locales. Ce qui constitue une limitation puisque les
résultats ne peuvent être extrapolés sur de vastes surfaces
dans le cadre des programmes généraux de lutte contre
l'érosion.
Ce modèle renferme d'autres limites
intrinsèques. Il ne s'applique qu'à l'érosion en nappe. Il
a été testé et vérifié dans des paysages de
pénéplaines et de collines ayant des pentes allant de 1 à
20 % à l'exclusion des montagnes jeunes dont les pentes peuvent
atteindre plus de 40%. Il n'a été mis en oeuvre que pour des
données moyennes de 20 ans (Williams, 1975, Roose 1994).
3.7.3- Modèle SWA T 3.7.3.1-Présentation de
SWAT
SWAT « Soil and Water Assessment Tool » est un
outil d'évaluation d'un bassin versant fluvial. Il a été
développé par le Dr Jeff Arnold pour le service de recherche
agricole (ARS) du Département de l'Agriculture des États-Unis
(USDA). Il permet de manipuler et d'analyser de nombreuses données
hydrologiques et agronomiques en vue de prédire les effets de la gestion
des terres sur la ressource hydrique, les sédiments et des produits
chimiques sur les rendements de l'agriculture de grands bassins versants
fluviaux, en mettant en exergue la nature des sols, l'utilisation du sol et la
gestion sur de longues périodes de temps. SWAT peut analyser le BV dans
toute sa globalité ou en le subdivisant en sous-bassins versants
contenant des portions homogènes appelées Unités de
Réponse Hydrologiques (HRU). La figue ci- dessous présente la
délimitation automatique du BV et des sous-BV de la rivière
Grise.
Figure 6: Délimitation et subdivision du BV de
la rivière Grise en des sous-bassins
versants
Il est à souligner que SWAT est un modèle
déterministe, issu d'une série de modèles
développés antérieurement. Ce sont entre autres les
modèles SWRRB (WILLIAMS et al. 1985), EPIC (WILLIAMS et al. 1984),
CREAMS (Knisel,1980) et GLEAMS (Leonard et al., 1987). Il existe plusieurs
versions de SWAT. La plus récente est celle de 2005 et est
utilisée dans ce travail.
3.7.3.2- Utilisation de SWAT dans le monde.
Le modèle est utilisé en Amérique du
Nord et en Europe dans la production de flux diffus de sédiments, de
nutriments et de pesticides (Beaudin, 2006). En Indiana par exemple il a
été utilisé pour modéliser les déplacements
de pesticides dans un bassin de 250 km2. Il est utilisé en Allemagne sur
le bassin de Dietzhöle et en France par le Cemagref pour évaluer
les risques de pollution diffuse par l'azote d'origine agricole dans deux
bassins versants des pays de la Loire (INRA, 2004). Il a été
également essayé en Afrique de l'Ouest dans la
modélisation de la dégradation du sol, surtout en faisant des
scenarios sur l'influence de changement de climat et de l'occupation du sol
(2000-2025).
3.7.3.3- SWAT et le SIG
Le couplage avec le logiciel SIG (ArcMAP, ArcVIEW) permet de
gérer des données de type raster, vecteur et
alphanumériques. Il facilite et automatise la préparation des
données d'entrées, il rend plus convivial la phase
d'intégration, de manipulation et le paramétrage des
données liées à la simulation. Dans le cadre de ce
travail, il est couplé au logiciel 'ArcGis 9.1. ArcGIS est une famille
de logiciels développés par la compagnie ESRI (Environmental
Systems Research Institute). Son coeur est constitué des
modules suivants: ArcMAP, ArcCatalog et ArcToolbox.
ArcCatalogue est un gestionnaire. Il permet de parcourir,
d'organiser, de visualiser rapidement les jeux de données, d'effectuer
la gestion des fichiers et de les décrire à l'aide de
métadonnées. Alors que, ArcMAP permet d'effectuer les analyses
thématiques (création de cartes) et faire des analyses spatiales.
Quant à ArcToolbox, il permet de réaliser des transferts de
format et de projection.
Pour le traitement de la base de données
cartographique utilisée dans ce travail, ArcMAP a été
grandement valorisé. Alors que les données cartographiques
intégrées dans SWAT ont été converties en format
raster puis projetées à l'aide d'ArcToolbox. Tous les nouveaux
shapefiles (fichiers) utilisés pour des traitements sur ArcMap ont
été créés à partir d'ArcCatalog qui joue
dans ce cas le rôle de module complémentaire à ArcMAP.
3.7.3.4- Fonctionnement de SWAT
SWAT n'est pas différent des autres modèles
hydrologiques puisqu'il ne fait que reproduire le cycle de l'eau sur le bassin
versant de manière simplifiée. Son fonctionnement peut être
schématisé par trois gros modules principaux, qui communiquent
entre eux par la circulation d'eau (Figure 7 en Annexe III).
Source : ARNOLD et al, 2005
Figure 7: schémas du cycle
hydrologique
3.7.3.5- Equation hydrologique de SWAT
Le bilan hydrique contrôle les différents
processus hydrologiques qui se déroulent sur le bassin. Dans le cas de
SWAT, il simule le cycle de l'eau par le biais de l'équation
hydrologique suivante:
SWt= contenu en eau du sol (mm)
SWo= eau disponible pour les plantes (mm)
Rday= précipitation (mm)
Qsurf= ruissellement de surface (mm).
Ea= évapotranspiration (mm) Wseep= percolation (mm) Qgw=
débit d'étiage (mm) T= temps (jr)
V' Précipitation ( Rday)
Sont dénommées précipitations, toutes
les eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre, tant
sous forme liquide (bruine, pluie, averse) que sous forme solide (neige,
grésil, grêle) et les précipitations déposées
ou occultes (rosée, gelée blanche, givre,...). Elles sont
provoquées par un changement de température ou de pression. Les
précipitations constituent l'unique « entrée » des
principaux systèmes hydrologiques continentaux que sont les bassins
versants. Un versant donné peut être affecté soit par des
précipitations convectives, soit par des précipitations
orographiques ou soit par des précipitations frontales .Située
dans une région tropicale, la zone d'études et Haïti de
façon générale ne connaissent pas de précipitation
sous forme solide et fait face à des précipitations orographique
en amont des versants. L'équation de la précipitation est
présentée en annexe (III) (Equation1)
Dans le modèle SWAT, la précipitation
utilisée a été collectée à partir de site
internet (
tutiempo.net) utilisant la station
synoptique de Port-au-Prince mais l'idéale étant de disposer, les
données mesurées directement sur le terrain, Il est à
remarquer que la possibilité d'avoir des données mesurées
erronées n'est souvent pas négligeable.
V' Ruissellement (Qsurf)
Le ruissellement consiste à un refus d'infiltration
d'eau à travers les couches du sol. Ce refus se manifeste soit lorsque
l'intensité des pluies est supérieure à
l'infiltrabilité de la surface du sol (ruissellement « Hortonien
»), soit lorsque la pluie arrive sur une surface partiellement ou
totalement saturée par une nappe (ruissellement par saturation). Ces
deux types de ruissellement apparaissent généralement dans des
milieux très différents, bien que l'on observe parfois une
combinaison des deux (AGRO-transfert, 2008). Il est remarqué que le
ruissellement est fonction des différentes variations d'occupation des
sols ainsi que les types de sols. Le ruissellement de surface est
calculé par l'équation 3 de l'annexe III.
Selon (Arnold et al. 2005), le ruissellement de surface est
estimé par SWAT par la valorisation de la méthode SCS (SCS, 1992)
et celle de l'infiltration de Green et Ampt (1911).
V' Contenu en eau du sol (SWt)
Celui-ci représente la quantité d'eau retenue
dans le sol. Ce contenu varie en fonction des caractéristiques des sols
(texture, structure). L'eau du sol peut soit contribuer à l'alimentation
de la nappe phréatique par percolation, soit se perdre dans
l'atmosphère par évapotranspiration (sol et plantes) ou encore
être utilisée pour l'alimentation de la plante par les absorptions
racinaires. Lorsque la couche superficielle dépasse la capacité
aux champs, l'eau percole vers les couches sous-jacentes. L'eau du sol qui est
perdue par percolation peut être calculée par l'équation
(7) en annexe (III).
V' Débit d'étiage (Qgw)
Le débit d'étiage correspond au niveau le plus
bas atteint par un cours d'eau, lorsque tout écoulement de surface a
cessé et qu'il n'est plus alimenté que par le débit de
base en provenance des eaux souterraines. Il est susceptible d'être
induit par plusieurs causes, entre autres, les températures trop
élevées couplées à des saisons sèches
prolongées, une baisse du niveau des nappes dans les périodes
précédentes, ou des prélèvements excessif d'eau
surtout en périodes de sécheresse. L'équation de
débit d'étiage se trouve en annexe (III) (Equation 8).
V' Evapotranspiration (Ea)
L'évapotranspiration constitue une composante
importante du cycle de l'eau. Elle dépend de paramètres
météorologiques (rayonnement, vent, température, ...), de
caractéristiques du sol (humidité, albédo, ...) et de la
végétation. Elle est mesurée en hauteur d'eau
rapportée à une durée, par exemple en mm/jour.
De nombreuses méthodes sont développées
pour estimer l'évapotranspiration potentielle (PET) parmi lesquelles les
trois méthodes suivantes: la méthode Penman-Monteith (Monteith,
1965 ; Allen 1986 ; Allen, 1989), la méthode de Priestley-Taylor
(Priestley-Taylor, 1972) Hargreaves (Hargreaves, et al. 1985). Ces trois
méthodes de PET sont susceptibles d'être intégrées
dans SWAT mais se diffèrent par leurs quantités d'inputs
utilisées (Arnold et al. 2005). Seule l'équation de la
méthode de penman-Monteith est présentée en annexe (III)
(Equation 9).
3.7.3.6 -Données d'entrée (Input) de
SWAT
Les données d'entrée requises pour le bon
fonctionnement de SWAT concernent:
· modèle numérique de terrain (MNT),
· pédologie, occupation du sol,
· données météorologie
Le paramétrage des données numériques par
l'utilisateur et la visualisation des résultats s'effectuent par le
biais des formats, « .Dbase» ou format ASCII (txt). SWAT accepte les
cinq (5) types d'inputs météo suivants: précipitations
journalières, températures (min, max, moyenne
journalières), d'humidité relative, de la vitesse du vent et la
radiation solaire. Les quatre premiers paramètres ont été
collectées à partir de sites européens qui utilisent la
station synoptique de l'aéroport international de Port-au-Prince
(latitude : 18.56 ; Longitude : -72.3 ; Altitude : 31). La figure 8
présente les types de données d'entrée et résultats
des traitements avec SWAT.
Source : INRA 2002
Figure 8: Données d'entrées et les
résultats de traitement avec SWAT. 3.7.3.7 - Formats des inputs
utilisés par SWAT.
Les données météo utilisées par
SWAT ont des structures spécifiques. Ces données après les
avoir collectées, ont été transformées en fichier
dBASE dont la représentation des formats, pour ces différents
types d'inputs, se trouve dans les tableaux ci-dessous.
Tableau 2: Format des données d'entrée pour
les précipitations.
|
Nom
|
Format
|
Définition
|
|
DATE
|
(mm/dd/yyyy)
|
Date où la mesure a été prise
|
|
Précipitation
|
Point flottant (f5. 1)
|
Précipitation journalière
|
Tableau 3: Format des données d'entrée pour
les températures (3 champs).
|
Nom
|
Format
|
Définition
|
|
DATE
|
(mm/dd/yyyy)
|
Date où la mesure a été prise
|
|
MAX
|
Point flottant (f5. 1)
|
Température maximale
journalière (°C)
|
|
MIN
|
Point flottant (f5. 1)
|
Température minimale
journalière (°C)
|
Tableau 4: Format des données d'entrée pour
la radiation solaire (2 champs).
|
Nom
|
Format
|
Définition
|
|
DATE
|
(mm/dd/yyyy)
|
Date où la mesure a été prise
|
|
SLR
|
Point flottant (f5.3)
|
Radiation solaire journalier
(Mj/m2/day)
|
Il est à remarquer que ce même format est
utilisé pour la vitesse du vent (m/s) et l'humidité relative
(%).
Tableau 5 :Table de localisation spatiale de la station
des précipitations.
|
Nom
|
Format
|
Définition
|
|
ID
|
Nombre entier
|
Gage identification number (not used by interface)
|
|
Name
|
String max 8 chars
|
Nom de la station
|
|
LAT
|
Point flottant
|
Latitude en degré décimal
|
|
LONG
|
Point flottant
|
Longitude en degré décimal
|
|
ELEVATION
|
Nombre entier
|
Elévation des stations correspond aux données de
précipitation (m)
|
Ce tableau (5) est le même pour la localisation de la
station des températures de l'air. Cependant, pour les tables de
localisation de la ou des stations des données de vent, de la radiation
solaire et de l'humidité relative, il faut tout simplement enlever
l'élévation.
4- MATERIEL ET METHODE
4.1- Matériel
Pour parvenir aux objectifs fixés, plusieurs
matériels ont été utilisés et sont
présentés dans le tableau 6.
Tableau 6: Types de données utilisées et
leur provenance.
|
Données collectées
|
Typologie
|
Source
|
|
cartes
|
OCS5 et CRE6, Réseau hydro, MNT,
densité
d'habitat, Isohyète, Réseau routier.
|
CNIGS7
|
|
sol
|
Carte de sol Amérique latine et la Caraïbe
|
Site de sol mondial de la FAO
|
|
METEO
|
T°, HR, PCP, VENT et radiation
(générée)
|
Site européen (Espagne)
http://www.tutiempo.net
|
Les différentes cartes produites dans le cadre de ce
travail proviennent des études qui ont été
réalisées respectivement par le Ministère de l'Agriculture
des Ressources Naturelles et du Développement Rural (MARNDR), le Bureau
des Mines et de l'Energie (BME)8 et le CNIGS du Ministère de
la Planification et de la Coopération Externe (MPCE) de la
République d'Haïti. Les cartes d'OCS proviennent des études
réalisées sur le terrain par le MARNDR en 1998. La carte
géologique quant à elle, est issue des études
effectuées par le BME. Ces documents ont été repris par le
CNIGS qui a procédé à leur digitalisation. Les
données cartographiques sur l'érosion ont été
produites par le CNIGS à partir d'images satellites. Il a
5 Carte d'occupation des sols
6 Carte de risques d'érosion
7 Centre National de l'Information
Géo-spatiale, Haïti
8 Le ministère des Travaux publics Transports
et Communication (MTPTC)
fallu toucher brièvement la manière dont elles ont
été conçues vu qu'elles font l'objet de multiples
traitements dans le cadre de ce travail.
Les travaux de traitement de texte, d'image et d'analyse spatiale
ont été relaissés par des logiciels tels que: MSEXCEL,
MSWord et ArcGIS (ArcMAP) couplé avec SWAT.
4.2-Méthode:
Ce travail qui contribue à l'évaluation du
phénomène d'érosion dans le BV de la rivière Grise
est constitué d'un ensemble d'étapes méthodologiques. Des
données de sources différentes ont été
collectées. Le risque d'érosion sur le BV est analysé par
la confrontation des cartes multi datées. Une estimation des
éléments charriés par l'eau de surface a été
aussi envisagée en mettant en exergue les endroits possibles de leurs
accumulations en aval.
4.2.1- Consultation des données
préexistantes
Cette étape a consisté à la consultation
de documents disponibles sur l'érosion en Haïti, en particulier sur
la zone d'études. Des document relatifs à l'érosion dans
d'autres pays ou continents ont été également
consultés. Cela a permis de rassembler les informations
générales sur le milieu notamment la géologie et la
pédologie de la zone d'études, les composantes climatiques ainsi
que des données sur le phénomène d'érosion.
4.2.2- Délimitation de la zone
d'études
La délimitation du BV de la rivière Grise a permis
d'extraire la zone d'études sur les différentes cartes
mentionnées au tableau 3 en utilisant la fonction clip deArcMAP.
4.2.3- Préparation et intégration des
inputs utilisés par SWAT.
Les données météorologiques
(température, humidité relative, précipitation, vitesse du
vent) de 1982 à 1995 ont été mises en format Excel puis on
a procédé à leur conversion en format Dbase, format
utilisé par SWAT. Quant à la radiation solaire, elle a
été générée. L'intégration des
données dans SWAT se fait dans l'ordre suivant : i) MNT, ii) OCS (LAND
USE), iii) SOL, iv) PENTE, v) METEO. Les résultats obtenus visent
à estimer la charge solide charriée par la rivière Grise.
Ils seront traités et représentés sous forme de tableaux
et graphiques.
Le MNT (10 m), après l'avoir projeté, a permis
à SWAT d'identifier les réseaux hydrographiques à partir
desquels il a délimité le bassin versant ainsi que le calcul des
paramètre topographique servant à tracer la courbe
hypsométrique . Un exutoire lui a été fixé
manuellement avant le pont se trouvant sur l'axe routier à Tabarre 27
afin qu'il oriente les résultats des simulations effectuées dans
les différents sous-bassins versants vers cet exutoire.
L'occupation ou l'utilisation des sols (LAND USE) de 1998 a
été utilisée sur toute la zone d'études. Elle a
été reclassée par SWAT en faisant correspondre chaque type
de couverture au code qui lui est approprié dans SWAT.
En ce qui concerne les données METEO, on a entré
d'abord les informations relatives à la localisation de la station dans
laquelle les données ont été collectées puis on a
procédé de la même manière pour les données
météo successivement.
Les simulations ont été faites de façon
journalière à l'échelle des unités de
réponses
hydrologiques qui représentent une combinaison unique
d'utilisation du sol et des propriétés
physiques du sol dans chacun des 37 sous-bassins versants de
la zone d'études. Dans la phase aquatique du modèle, les
exportations, entre autres, d'eau et de sédiment à
l'échelle des sous- bassins versants ont été prises en
charge par les routines du modèle qui simulent les processus de
déposition, de re-suspension, de transformation et d'érosion au
sein du réseau hydrographique.
4.2.4- Analyse et confrontation de cartes diverses
Pour mieux appréhender l'influence des facteurs
Occupation des sols, Pluviosité et Substrat géologique sur
l'amplification de l'érosion, il a fallu effectuer des confrontations de
diverses cartes. Ces confrontations visent à analyser la
répartition des enjeux9 sur l'aval de la rivière.
La confrontation des cartes de pentes, de densité de
l'habitat et du réseau routier a permis d'analyser surtout la
répartition des installations humaines en fonction des degrés de
pente et les conséquences que cela pourrait engendrer en matière
d'accélération de l'érosion.
Vu que ce BV est constitué en majeure partie de sols
calcaires très perméables et des sols alluvionnaires, il est
d'autant plus fragile en amont que les pentes sont fortes. Dans ce cas, la
combinaison de la pente, de la géologie et des isohyètes est
envisagée pour mieux interpréter la tendance des
précipitations et de la topographie sur l'érosion lorsque le
couvert végétal s'amenuise considérablement.
On a procédé également à la
confrontation de la carte d'occupation des sols, avec la pente et les
isohyètes en vue d'analyser la répartition des différents
types de couverture du sol ou d'occupation des sols par rapport à la
topographie et la pluviosité.
Une carte de synthèse globale a été
produite en vue d'observer spatialement les enjeux divers qui sont susceptibles
d'être touchés par les sédiments transportés par
cette rivière en crue dont leurs accumulations peuvent provoquer des
débordements d'eau sur plusieurs zones de proximité. Elle met
également en exergue certaines zones critiques en amont.
A partir du MNT, un profil en long a été
tracé dans la partie avale en suivant le lit de la rivière. Cela
a permis d'observer les endroits de dépôts des sédiments
provenant de l'érosion en amont.
9 Personnes, biens, activités, moyens,
patrimoines....susceptible d'être affectées par un
phénomène naturel (TOUTAIN,2001).
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