Memoire Online - Caractérisation et évaluation de la dynamique érosive du bassin versant de Vihuli en RDC

Ledit thème n'aura pas seulement l'objectif de répondre aux besoins pressants de notre monde contemporain mais également un autre but qui

Avant propos

Nos sciences, je parle des sciences agronomiques, répondent aux besoins les plus critiques, les plus pressants de notre temps, dans ce monde où nous savons depuis si longtemps qu'il n'en reste pas moins que l'agir pour se fier une place qu'on mérite.

D'entrée générale, les sciences agronomiques sont unes, on dirait aussi inséparables, et le but visé dans tous les cas renforce la cohésion et rend l'interdisciplinarité énorme. Mais sur le plan objectif, conceptuel et technique, la diversité est extraordinaire. Elle se marque dans les caractères autant que dans les volumes et les potentialités. Les sciences de l'agronomie comme on citerait la phytotechnie, la pisciculture, la zootechnie, la biochimie, la foresterie, la pédologie, la climatologie, la chimie de transformation, la machinerie agricole, la génétique ... nous inspirent à chacun au moins un thème, un sujet de recherche. Le choix d'un thème étant justifié pour chacun, objectivement, par la détermination et l'intention.

Pour moi, il y a un autre aspect important dont on ne peut se passer et qui doit accompagner notre intention et notre détermination. Qu'est-ce à dire ? Sinon, tout simplement, l'urgence ou l'actualité que nous impose le thème.

Tenez, de notre temps actuel, la dégradation des terres se manifeste à plusieurs échelles et saute déjà aux yeux des observateurs les mieux avertis qui en prédisent d'ailleurs les conséquences. Si nous avons enfin pris conscience de cette vulnérabilité de l'environnement, il nous sera plus simple de voir l'état d'urgence de l'action. Il y aura donc un thème, un impératif, un devoir de protection des terres et des eaux ou de l'environnement en général qui ne concerne pas seulement les pédologues mais également tout agronome préoccupé par la préservation du paysage.

répond aux besoins qui ne sont pas de notre temps et donc du monde à venir. Et plus concrètement parlant, disons mieux, ce besoin de sauvegarder l'espace où se déroulent les activités humaines.

Il ne s'agira pas alors, dans l'action, de céder à cette prétention, souvent illusoire, de se présenter en panacée car on ne saurait proposer des solutions à toutes les questions. Il s'agira au contraire de donner plus humblement son apport dans les actions qui visent à réduire si pas complètement, du moins autant que possible, la dégradation de l'environnement.

Ainsi, sans être exhaustif, l'action locale sur une échelle réduite, apparaîtra comme une étape décisive dans une idée globale. A ce sens, dans un aspect descriptif, le bassin versant fera la cible de l'aménagement étant donné qu'il constitue la plus petite unité de toute intervention s'inscrivant dans ce contexte.

C'est ainsi que, de ce qui précède, sans pour autant prendre telle ou telle autre tendance, je trouve plus simple la réponse à la question de savoir pourquoi de la grande diversité de thèmes disponibles en sciences agronomiques, le choix de m'en tenir uniquement à l'étude descriptive du bassin versant.

Remerciements

L'oeuvre qui nous est présente ne vient pas d'un seul issu. Elle n'aurait pas pu être réalisée sans l'aide de nombreuses personnes qui ont contribué de près ou de loin à sa réalisation.

Tout d'abord, je donne toute reconnaissance et gloire à Dieu le Père pour le précieux souffle de vie sans lequel tous les efforts seraient nuls.

Je donne tous mes remerciements à mes chers parents papa PALUKU VIGAS 1er et maman SUSANNE MUKANIRWA qui ne cessent de produire toutes leurs forces pour soutenir ma formation. Que ceux-ci daignent trouver ici le signe de toute ma reconnaissance.

Mes remerciements s'adressent à tous les membres de ma famille, grands-parents, oncles, tantes, cousins, cousines, frère et soeur et de façon particulière aux familles BAHATI VITSANGE et JOHN KABANGI. Que chacun sente la profondeur de ma reconnaissance que j'exprime face à l'assistance tant morale, matérielle que financière qu'ils n'hésitent jamais d'apporter à toutes les fois que le besoin se présente.

Je tiens à remercier mon directeur Prof. Dr Ir MUHINDO SAHANI Walere pour l'encadrement et le suivi qu'il m'a assurés du début à la fin de ce travail. Je le remercie également pour le zèle dévoué et la patience dont il a fait montre. Je lui dis merci pour l'arrangement de mes données dans l'ordre adéquat et la réalisation des cartes. Que celui-ci trouve ici l'expression de ma sincère gratitude.

Je ne manquerai pas à adresser mes sincères remerciements à toutes les autorités académiques de l'Université Catholique du Graben en général et en particulier toutes les autorités de la faculté des sciences agronomiques pour leur attrayante connaissance m'ayant amené, sous la bienveillante assistance, à arriver au but de ce cycle universitaire. Que le nom de chacune d'entre elles reçoive ici l'expression de ma reconnaissance.

Je serai sans grâce si je m'abstiens à adresser mes sincères remerciements à tous mes camarades et compagnons, amis et connaissances qui ne cessent de me donner de l'assurance et du courage dont j'ai besoin, attirant ainsi ma détermination d'aller toujours de l'avant tout en portant plus haut le flambeau des idéaux de Monseigneur Emmanuel Kataliko qui a crée cette université avec comme dévise « ascende superius ». Que le nom de chacun reçoive ici mes plus sincères gratitudes.

Enfin, je tiens à saluer le service rendu par tous ceux qui ont oeuvré pour la saisie et l'impression des présents textes. Je leur adresse tous mes remerciements.

Qu'un nombre incalculable de personnes ayant contribué de près ou de loin à ma formation et à la réalisation de ce travail puisse comprendre et sentir la profonde gratitude que j'exprime à l'égard de leurs actes tant louables. Leur contribution est pour moi un geste ayant tout son pesant d'or car ayant fait de moi ce que je suis aujourd'hui. J'ai la foi que Dieu devra les récompenser par d'abondantes bénédictions.

Résumé

En ville de Butembo, le problème de ravinement de fonds de vallée s'amplifie d'année en année. Le bassin versant de Vihuli en Commune Bulengera constitue un cas typique de ce phénomène. La dégradation de son environnement à plusieurs endroits a entraîné plusieurs dégâts tant écologiques que sociaux et économiques.

Ce travail vise la caractérisation et l'évaluation de la dynamique érosive du bassin versant de Vihuli. L'objectif principal est la saisie du processus de sa dégradation en vue de la formulation d'une ligne de conduite pour son aménagement.

Toute conception d'un plan d'aménagement s'effectuant essentiellement sur la base d'une bonne connaissance du terrain, la réalisation de la cartographie du milieu y est impérative. Pour cette démarche, le prélèvement des informations sur le terrain au moyen du GPS a été effectué. Le traitement de ces informations s'est réalisé sous un environnement SIG (Système d'Information Géographique). Cette cartographie présente les différentes caractéristiques du milieu physique de Vihuli. La prise des mesures telles que la largeur, la profondeur du ravin a été aussi réalisée.

Les résultats obtenus révèlent ce qui suit : le bassin versant de Vihuli a une forme allongée vu son indice de compacité de Gravelius égal à 1,23.. Sa superficie s'étend sur 13,17 Km². Le gradient de pente est de 5,15 % dans l'ensemble et le relief varie de 1705 à 1949 m. Le réseau hydrographique est très dense, la géologie étant formée d'un seul bloc du complexe orthogneissique. La surface ravinée est établie à 37140,11 m². Le volume de sédiments est d'ordre de 43082,53 m³ pour un poids total de 112014,572 tonnes de sédiments. L'incision des berges est faible, conséquence de la présence d'une couverture végétale. La largeur moyenne des ravins est d'ordre de 5,12 m pour une moyenne de profondeur de 2,32 m.

L'aménagement du bassin versant de Vihuli passe par la prise en compte de tous ces paramètres allant des caractéristiques physiques aux caractéristiques urbanistiques passant par les caractéristiques hydrologiques, géologiques et lithologiques. Il suppose donc des mesures préventives qui appellent à la responsabilité des autorités urbaines et à l'implication des populations locales.

Mots clés : Bassin versant, Erosion hydrique, Ravinement, Aménagement, environnement.

Summary

In the city of Butembo, the problem of slope valley is increasing from year to year. The pouring basin of Vihuli in Bulengera municipality constitutes a typical case of this phenomenon. The deterioration of its environment at different areas has caused or provoked many damages as much as in ecologics, socials and economics trends.

This work aims at the characterisation and the evaluation of the dynamic erosive system of the sloping basin of Vihuli. The main goal is to glimpse or understand the process of its deterioration in order to formulate a procedure to follow for development or change.

It is abvious that every conception of a project of development is done mainly on the basics of good knowledge of the ground. In this paper, the achievement of the carthography of the milieu has been our major concern. For this reason, we have collected datas from our target area by means of GPS i.e Global Position System. The treatment of pieces of information has been achieved in SIG i.e "Système d'Information Géographique" or Geographical Information System. In this work,, through cartography presents different characteristics of Vihuli area. Note also that the measurement of length and depth of the gully or ravine has been done or perfomed.

Furthemore in the study, the results obtained has shown what follow : The pouring basin of Vihuli has a stretched form according to its Gravelius Compacity indice of 1,23. Its area is extended at 13,17 Km². The gradient of slope is 5,15 % and the relief varies from 1705 to 1949 m. The hydrography platform is very thick or dense with geology formed with one complex orthogneisic block. The slopped surface is established at 37140,11 m². The volume of the sediment is 43082,53 cubits meter for the total weight of 112014,572 tons of sediment. The incision of the bank which is weak results in the presence of the covering vegetable. The width average of the slopes is 5,12 m for the depth average of 2,32 m.

Thus, the fitting up or the arangement of the pouring basin of Vihuli has to take into account of all these parameters going from natural or physical characteristics to urbanistic ones through hydrologics, geologics and lithologics. Here then, it needs preventive measure of the authorities of the city together with the implication of the local population.

Key words : Pouring basin, Hydric erosion, Sloping or ravinely, Fitting up, Environment.

Introduction générale

0.1. Problématique scientifique

Les bassins versants sont des aires de drainage ou de captage où l'eau est recueillie et s'écoule pour alimenter les fleuves et les lacs. Ce sont des zones de production agricole, d'extension urbaine, d'emprise industrielle et touristique et plus de la moitié de la population de la planète en dépend directement (Anonyme, 1980).

Pourtant, au cours des trente dernières années, ces bassins versants ont été exposés à une menace croissante (Mathieu, 1992). Les berges des rivières, comme la plupart des espaces ruraux ont subi des modifications de leur état naturel dues soit à l'abandon des pratiques anciennes d'entretien soit à l'implantation d'habitations, de cultures et de routes sur leurs rives (Verniers, 1995). Dans de nombreux cas, les cours d'eau ont été transformés en de véritables fossés par le ravinement et les dommages qui s'en suivent sont énormes. Ce phénomène d'érosion du sol reste aujourd'hui le plus grand problème environnemental menaçant plus d'un pays dans le monde ( www.french.peopledaily.com.cn, consulté le 15 août, 2012).

En ville de Butembo, le ravinement de fonds de la vallée ne présentait pas un risque majeur il y a soixante ans. Désormais, le phénomène s'amplifie d'année en année et génère de problèmes connexes notamment les affaissements ainsi que d'autres types de mouvements de masse (Sahani, 2011).

Les répercussions se produisent au niveau des avenues, des ponts en bois et en matériaux durables, des lignes de courant électrique et les conduites des eaux. On enregistre aussi des noyades des bétails et d'autres biens. Des quartiers entiers sont isolés les uns des autres à la suite du

ravinement. Ce qui constitue un blocage pour le développement durable de la circonscription urbaine (Sahani, 2011).

Le phénomène de ravinement n'a pas épargné le bassin versant irrigué par la rivière Vihuli à l'Est de la circonscription urbaine de Butembo. Elle a entraîné la dégradation de son environnement en plusieurs endroits et à un rythme préoccupant. Il s'agit là d'un problème majeur auquel est confrontée la population de ce bassin versant dont il convient de reconnaître la haute fonction écologique et sociale.

Face à cette dégradation accrue de l'environnement, une nécessité de renverser la situation s'impose. Il est question d'entreprendre une étude impérieuse dans ce bassin versant en vue de donner des propositions de son aménagement. Ladite étude doit avoir pour fin principale la restauration du bassin versant par l'échange et la transmission d'information en vue d'un développement plus équilibré.

0.2. Objectifs

L'objectif principal que nous visons par ce travail est l'étude du milieu physique du bassin versant de la rivière Vihuli en vue de saisir le processus de sa dégradation et dresser une ligne de conduite impliquant une meilleure gestion de ses ressources naturelles. En d'autres termes, nous procédons à la caractérisation et à l'évaluation de la dynamique érosive de ce bassin.

- la détermination des causes profondes d'une gestion insatisfaisante de ce capital ;

- la protection du sol, des infrastructures en aval et des investissements publics ;

- la réalisation des cartes présentant certaines caractéristiques de ce bassin versant pour une gestion efficiente.

0.3. Intérêt

L'intérêt de ce travail s'inscrit dans le contexte du développement durable. L'étude du bassin versant de la rivière Vihuli permettra à chacun et à tous de prendre connaissance du milieu, du niveau de la dégradation de ses ressources afin de prévenir et empêcher l'aggravation de son impact sur l'environnement, l'économie et le social de la population vivant dans cette zone. Les études menées au sein de ce bassin versant sont susceptibles d'être répercutées sur d'autres bassins versants.

0.4. Délimitation du travail

Parlant du plan sommaire de notre travail, deux grandes parties en constitueront le corpus à l'instar de l'introduction et de la conclusion.

La première partie constituée de deux chapitres fournit les notions générales sur le bassin versant et son complexe dans le premier chapitre et les généralités sur l'érosion hydrique dans le second chapitre.

La seconde partie est aussi composée de deux chapitres. Le premier présente le milieu où l'étude a été réalisée, les matériels utilisés et les méthodes appliquées. Le second chapitre fournit les résultats obtenus au cours de l'investigation.

Première partie : Approche conceptuelle et théorique

Chapitre premier :

Généralités sur le bassin versant

1.1. Définition

Le bassin versant est défini comme une étendue drainée par un cours d'eau et ses affluents et limitée par une ligne de partage des eaux. C'est une surface ou un réceptacle d'eau possédant un point de convergence par lequel toute l'eau reçue par le bassin peut transiter (Musy & Higy, 2004).

Le bassin versant est donc une aire dans laquelle toutes les eaux tombées alimentent un même exutoire qui peut être un petit cours d'eau ou un fleuve. Chaque bassin versant se subdivise en un certain nombre de bassins élémentaires parfois appelés sous-bassins versants correspondant à la surface d'alimentation des affluents se jetant dans le cours d'eau principal (Grave & Davy, 1995).

La connaissance du bassin versant est fondamentale dans toute étude hydrologique et de risques ou de vulnérabilité de la ressource en eau. Le bassin versant est le cadre général des études hydrauliques urbaines (Musy & Higy, 2004). Il est la cible de toute technologie visant la protection des sols et la régulation des eaux en particulier dans les périmètres sensibles comme les terrains en pente et les nappes de surface (Bravard & Petit, 2000).

Le bassin versant est une entité où se passent les activités socio-économiques allant par exemple de régions minières et forestières en amont aux surfaces agricoles situées dans la partie médiane du bassin, l'exutoire étant associée à la présence du milieu urbain. Il peut être aussi perçu comme une structure récréative, strictement environnementale ou encore comme un simple système de transfert de sédiments (Musy & Higy, 2004).

Chaque bassin versant se caractérise par un certain nombre de paramètres. Ces paramètres sont d'ordre physiographiques, hydrologiques, agro-pédo-géologiques et urbanistiques.

1.2. Caractéristiques physiographiques

Les caractéristiques physiographiques d'un bassin versant sont celles d'ordre purement géométrique ou physique. Elles s'estiment à partir des cartes adéquates ou en recourant à des techniques digitales ou à des modèles numériques.

1.2.1. Point de vue physique

Le caractère physique d'un bassin versant suppose les unités qui montrent sa localisation géographique. Il s'agit des coordonnées géographiques qui renseignent sur la latitude, la longitude et l'altitude du bassin versant.

Le caractère physique renseigne aussi sur les limites topographiques et les limites réelles du bassin versant.

- La limite topographique correspond à la ligne de partage des eaux c'est-à-dire la ligne de crête. Les points de départ et d'arrivée de la ligne de partage des eaux qui délimitent le bassin versant sont tracés à partir de l'exutoire. L'exutoire ou émissaire est une section droite par laquelle toute l'eau qui arrive sur la surface du bassin versant transite.

- La limite réelle du bassin versant prend en compte les limites souterraines du système. En effet la ligne réelle de partage des eaux n'est pas nécessairement identique à la ligne de partage des eaux de surface du bassin versant (Musy & Higy, 2004).

La longueur : La longueur du bassin versant est la distance curviligne mesurée le long du cours d'eau principal depuis l'exutoire jusqu'à

1.2.2. Point de vue géométrique

Les caractéristiques topométriques telles que la surface, la forme, l'élévation, la pente et la longueur influencent fortement la réponse hydrologique du bassin versant.

La surface : Le bassin versant étant l'aire de réception des précipitations et d'alimentation des cours d'eau, les débits vont être en partie liés à sa surface (Musy & Higy, 2004). La surface du bassin versant peut être mesurée par superposition d'une grille dessinée sur papier transparent, par l'utilisation d'un planimètre ou mieux par des techniques de digitalisation. Le calcul peut se faire aussi automatiquement sur base des outils et des logiciels appropriés tels que ENVI, ArcGis, Erdas Imagine...

La forme : Elément essentiel d'un bassin versant, la forme influence l'allure de l'hydrogramme à l'exutoire de celui-ci. Par exemple, une forme allongée favorise, pour une même pluie, les faibles débits de pointe en raison des temps d'acheminement de l'eau à l'exutoire plus importants. A l'inverse, les bassins en forme d'éventail présentant des temps de concentration plus courts, auront des débits de pointe plus importants, toute chose restant égale par ailleurs (Musy & Higy, 2004).

Le relief : L'influence de l'élévation sur l'écoulement se conçoit aisément car des nombreux paramètres hydrométéorologiques varient avec l'altitude (précipitation, température ...) et la morphologie du bassin.

La pente : La pente influence surtout la vitesse de l'écoulement par son inclinaison et sa forme. Son inclinaison accroît le ruissellement aux dépends de l'infiltration et l'action mécanique de celui-ci. On passe sur une pente faible d'un écoulement diffus à un écoulement concentré sur une pente forte. Le ruissellement est plus fort sur une pente à forme convexe que sur une pente à forme concave (Latrille, 1979).

Les précipitations sont toutes les eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre, sous forme liquide (brume, pluie, averse) que sous

un point caractéristique représentant la projection du centre de gravité du bassin sur le plan. La longueur accroît le temps d'acheminement des eaux à l'exutoire et contribue à la concentration de celles-ci (Latrille, 1979 ; Musy & Higy, 2004).

1.3. Caractéristiques hydrologiques

L'analyse du comportement hydrologique d'un bassin versant s'effectue le plus souvent par le biais de l'étude de la réaction hydrologique du bassin face à une sollicitation (la précipitation). Cette réaction est mesurée par l'observation de la quantité d'eau qui s'écoule à l'exutoire du système.

La représentation graphique de l'évolution du débit Q en fonction du temps t constitue un hydrogramme de crue. L'analyse du comportement hydrologique permet d'établir le bilan hydrique du bassin versant et d'en déterminer le réseau hydrographique.

1.3.1. Le bilan hydrique

Etablir le bilan en eau d'une région sur une période donnée, c'est chiffrer les quantités d'eau qui entrent et sortent de différents bassins versants qui la composent. Le bilan hydrique d'un bassin versant s'exprime schématiquement par la formule suivante :

1.3.1.1. La précipitation

L'écoulement se définit comme étant le déplacement de l'eau à la surface du sol. C'est un phénomène discontinu dans le temps. Pour que

forme solide (neige, grêle, grésil) ainsi que les précipitations dites occultes ou déposées (rosée, gelée blanche) (Musy & Higy, 2004).

Avec la température, les précipitations constituent les éléments les plus importants qui définissent le climat d'un lieu donné. Elles ont une grande influence sur la vie de l'homme, des animaux et des végétaux.

Les précipitations sont provoquées par un changement de température et de pression. Elles sont exprimées en intensité (mm/h), en lame d'eau précipitée (mm). A part la quantité, les précipitations sont caractérisées par leur nature physique (pluie, neige, grêle, rosée), leur fréquence (nombre de fois par an), leur durée de chute (minutes ou heures), leur répartition dans le temps (ex. jours successifs) et dans l'espace (échelle locale) (Sahani, 2010).

1.3.1.2. L'évaporation

L'évaporation désigne le passage de la phase liquide à la phase gazeuse de l'eau. Les plans d'eau et la couverture végétale sont les principales sources de la vapeur d'eau. Elle concerne aussi l'eau contenue dans le sol. Le facteur principal régissant l'évaporation est la radiation solaire soit la quantité d'énergie calorifique. Les autres facteurs auxquels l'évaporation est liée sont l'humidité relative, la pression, le mouvement de l'air, la forme et la dimension de la surface d'évaporation, l'épaisseur de la lame d'eau (Sahani, 2010).

Le terme évapotranspiration englobe l'évaporation et la transpiration des plantes. C'est une composante essentielle du cycle hydrologique et son étude se justifie pour connaître le potentiel hydrique d'une région ou d'un bassin versant.

1.3.1.3. L'écoulement

l'écoulement puisse survenir, il faut que l'eau soit présente en surface. Cela signifie que la pluie n'a pas été interceptée par la végétation et qu'elle ne s'est pas infiltrée. C'est donc le surplus d'eau que le sol n'a pas pu absorber au cours d'une pluie, résultant du défaut de la perméabilité. L'écoulement découle de la saturation du sol qui limite la capacité d'infiltration de l'eau dans le sol (Mutiviti, 2004).

- L'écoulement par dépassement de la capacité d'infiltration qui se produit lorsque l'intensité de la pluie est supérieure à la capacité d'infiltration du sol ;

- L'écoulement de subsurface qui se produit lorsque la conductivité latérale est beaucoup plus importante que la conductivité verticale ;

- L'écoulement sur sols saturés ou écoulement de retour qui se produit lorsque la capacité du sol à stocker et à transmettre latéralement le flux d'eau est dépassée par la pluie.

1.3.1.4. L'infiltration

L'infiltration désigne le processus de pénétration de l'eau dans les couches superficielles du sol et l'écoulement vertical de cette eau dans le sol et le sous-sol sous l'action des forces de gravité.

La percolation représente le mouvement vertical profond dans le sol, en direction de la nappe phréatique. C'est le déplacement de l'eau dans un milieu saturé (Mutiviti, 2004).

L'infiltration est nécessaire pour renouveler le stock d'eau du sol, alimenter les eaux souterraines et reconstituer les réserves des aquifères. Elle permet de réduire les volumes d'eau écoulés en surface (Musy & Higy, 2004).

1.3.1.5. Le stockage

- L'eau interceptée : l'interception est le processus de retenue de la pluie par la végétation ou la toiture. Dans la pratique, l'importance de l'interception est difficile à évaluer.

- Le stockage dans les dépressions : il s'agit de l'eau retenue dans les creux et les dépressions du sol pendant et après une averse.

- Les eaux du sol et de la nappe : ce sont des eaux stockées plus profondément. Elles peuvent être salées ou non. Les nappes sont dites libres dans le cas où les terrains environnants sont perméables. Elles sont captives dans le cas où ces mêmes terrains présentent une très faible perméabilité, voire une imperméabilité.

- Les eaux des cours d'eau, lacs et océans : le réservoir océanique est le plus grand réservoir d'eau. Les lacs dont le volume et la surface sont nettement plus faibles que ceux des mers et des océans constituent la réserve principale d'eau douce liquide. On ajoute des lacs artificiels qui ont un rôle prépondérant dans les problèmes d'aménagement, de protection contre les crues et de production d'énergie. Les cours d'eau, de part leur aspect dynamique, constituent le principal vecteur de transport de l'eau liquide de la terre vers les océans. Ils permettent aussi de stocker de l'eau de manière temporaire.

1.3.1.6. L'utilisation humaine

Parmi les multiples usages de l'eau par l'homme, on porte beaucoup plus l'attention sur l'irrigation. Jacques Gironneau (1998) cité par Musy et Higy (2004) montre que l'utilisation de l'eau par l'homme intervient beaucoup dans l'établissement du bilan de l'eau dans une région. Il estime la quantité utilisée par l'irrigation dans le domaine de l'agriculture aux trois-quarts de l'eau douce utilisée dans le monde à l'heure actuelle.

1.3.2. Le réseau hydrographique

Le réseau hydrographique est l'ensemble des cours d'eau naturels ou artificiels, permanents ou temporaires qui participent à l'écoulement des eaux.

Les bassins hydrographiques jouent un rôle prépondérant dans la régulation des flux d'eau et de matière à la surface des continents. Comprendre leur évolution est un enjeu intéressant pour la détermination des processus physiques fondamentaux de transferts de matières à des échelles variant du continent au bassin versant, mais également dans une perspective d'application à des besoins de prévision hydrologique (Grave & Davy, 1995).

1.3.2.1. Composantes

Le réseau hydrographique se différencie d'un autre de par l'agencement de ses éléments selon les contraintes imposées par quatre facteurs principaux à savoir :

Le réseau hydrographique est dense dans les régions montagneuses très humides et tend à disparaître dans les régions désertiques. Le climat influence la régularité du niveau des eaux (crue, étiage) suivant les saisons.

Le drainage des terres agricoles, la construction des barrages, l'endiguement, la protection des berges, la correction des cours d'eau ainsi que d'autres aménagements modifient continuellement le tracé originel du réseau hydrographique.

1.3.2.2. Caractéristiques du réseau hydrographique

Le réseau hydrographique se caractérise par les types d'écoulement, les types des lits fluviaux, l'ordre des cours d'eau, le débit solide et liquide, le temps de concentration, le mode de sédiment, la masse et la vitesse de ruissellement (Bravard & Petit, 2000).

- Les fleuves et les rivières : ce sont des écoulements pérennes dont l'étendue spatiale est limitée par un lit. On distingue les fleuves des rivières par leur taille et la complexité de leur régime hydrologique.

- Les torrents et les oueds : leurs activités se limitent pour l'essentiel aux périodes de crues. L'oued est un écoulement épisodique en zone aride. Il est temporaire ou saisonnier et n'apparaît qu'en période de crue. Le torrent est quant à lui un cours d'eau épisodique que l'on trouve dans les régions de montagne. Il se caractérise essentiellement selon un profil en long. On parle de rigole lorsque la section de l'incision est inférieure à 900

cm². Au-delà de cette section, les rigoles passent à des ravins (Mutiviti, 2011 ; Latrille, 1979).

- L'écoulement diffus : ce dernier type d'écoulement se distingue de deux autres par le fait qu'il n'y a plus de phénomène de concentration dans un lit mais que l'écoulement peut se produire, en surface, en des multiples ruisselets ou en nappes d'eau de faible profondeur. Il se produit sur des faibles déclivités et lorsque la pente est régulière (Mutiviti, 2004).

L'ordre des cours d'eau se rapporte au nombre et à la disposition de tributaires d'un cours d'eau et donc à ses ramifications (Musy & Higy, 2004).

Ainsi tout cours d'eau dépourvu de tributaire est d'ordre un. Le cours d'eau formé par la confluence de deux cours d'eau d'ordres différents prend l'ordre du plus élevé de deux. Le cours d'eau formé par la confluence de deux cours d'eau du même ordre est augmenté de un.

Le débit liquide d'un cours d'eau est le volume de l'eau qui le traverse durant l'unité de temps. Il s'exprime en mètre cube par seconde (m³.s^-1). Le débit critique est la limite supérieure tolérable pour la population d'aval (Larras, 1965).

Le débit solide ou le transport solide dans un cours d'eau est la quantité de sédiments transportés par ce cours d'eau. Ce phénomène est principalement réglé par deux propriétés : la compétence qui est mesurée par le diamètre maximal des débris rocheux que peut transporter le cours d'eau et la capacité qui est la quantité maximale de matériaux solides que peut transporter un cours d'eau en un point et à un instant donné. Elle est fonction de la vitesse de l'eau, du débit liquide et des caractéristiques de la section comme la forme (Larras, 1965).

Le transport des sédiments dans les cours d'eau est donc déterminé par les caractéristiques des particules (taille, forme, concentration, vitesse de chute et densité). Ce qui permet de distinguer :

- La charge en suspension (suspended load) constituée de matériaux dont la taille et la densité leur permettent, dans les conditions d'écoulement déterminées, de se déplacer sans toucher le fond du lit. Le transport en suspension est en général constitué de matériaux fins, les argiles et les colloïdes (Musy & Higy, 2004) ;

- La charge de fond (bed load), formée de matériaux trop gros pour être mis en suspension compte tenu de leur densité et de la vitesse du courant. Ces particules roulent sur le fond (charriage) ou se déplacent par des bonds successifs (saltation) (Mutiviti, 2011).

- La pluie : le paramètre principal qui lie la pluie à la masse de ruissellement est l'intensité (Latrille, 1979). L'intensité de la pluie est la hauteur de pluie pendant une durée donnée.

- Le sol : la capacité de stockage de l'ensemble des vertisols est quatre fois plus forte que celle des sols ferralitiques et des sols tropicaux. Par ailleurs, la capacité d'infiltration dépend de la surface fermée par les croûtes de battance, de la surface couverte, de la rugosité, de la stabilité des agrégats et de la fréquence des pierres dans l'horizon superficiel (Roose et al., 2000).

- La couverture végétale : la litière et les végétations rampantes sont plus efficaces que les plantes dressées pour favoriser l'infiltration des pluies (Roose et al., 2000). Le reboisement jouit d'une faveur méritée du fait qu'il permet de diminuer la fréquence des crues dangereuses en retenant chaque fois une partie des eaux (Larras, 1965).

La vitesse de ruissellement quant à elle est contrôlée par les paramètres suivants :

- La topographie du terrain : la forme convexe de la pente augmente la vitesse des eaux de ruissellement. Ce qui a pour conséquence l'augmentation du ravinement. A plus de 60% de pente, les glissements de terrains commencent à dominer le ravinement. Dans les paysages concaves, les sommets des collines connaissent d'abord des mouvements en masse puis du ravinement tandis qu'en bas de pente les ravines disparaissent en laissant des cônes de déjection (Roose et al., 2000).

- La rugosité du terrain (végétation, aménagements anti-érosifs) et de la surface du sol (litière, mottes, cailloux, buttages) peut aussi réduire la vitesse du ruissellement mais aussi la capacité de transport. D'où le dépôt de colluvions en bas de pente et devant les talus enherbés et les haies (Roose et al., 2000).

1.4. Caractéristiques agro-pédo-géologiques

Les caractéristiques agro-pédo-géologiques sont celles qui se rapportent au type de couverture végétale, à la nature du sol et à la géologie du substrat au sein d'un bassin versant.

1.4.1. La couverture du sol

La couverture végétale et le type de sol sont intimement liés et leurs actions influencent singulièrement l'écoulement en surface. Le couvert végétal retient une proportion importante de l'eau de pluie. La forêt par exemple intercepte une partie de l'averse par sa frondaison. Elle exerce une action limitatrice importante sur le ruissellement superficiel. Elle régularise le débit de cours d'eau et amortit les crues de faible amplitude (Larras, 1965 ; Musy & Higy, 2004).

A l'inverse, le sol nu, de faible capacité de rétention favorise un ruissellement très rapide. L'érosion de la terre va généralement de pair avec l'absence de couverture.

1.4.2. La nature du sol

L'étude pédologique d'un bassin versant est d'une importance capitale car elle renseigne sur le type du sol et donc sur les risques d'érosion dans le bassin. La nature du sol renseigne sur la dimension des particules et l'érodibilité de ce sol (Roose et al. 2000 ; Musy & Higy, 2004).

La dimension des particules constituant les matériaux est le facteur déterminant des phénomènes d'infiltration. On dira que plus les particules sont d'une taille importante, plus le terrain sera perméable c'est-à-dire favorable à l'infiltration (Roose et al., 2000). La vitesse d'infiltration de l'eau influe sur le risque de ruissellement. Elle dépend de la perméabilité du sol c'est-à-dire de sa porosité sous dépendance de la structure, de la faune du sol, de la texture, de la pierrosité ...

L'érodibilité exprime la sensibilité d'un sol à l'action agressive de la pluie ou la résistance de différents sols aux actions érosives de la pluie ou du ruissellement. C'est donc l'aptitude des particules du sol à la détachabilité et celle à être transportée. La résistance d'un sol à la dégradation dépend de sa texture, de sa structure, de sa teneur en matière organique (complexe argilo-humique).

La détachabilité est élevée chez les sols sableux que chez les sols argileux et ce d'autant qu'ils sont moins humifères. La stabilité structurale des argiles et les sols riches en humus leur confèrent une bonne résistance à l'érosion. L'aptitude au transport dépend essentiellement de la densité du matériau (Mutiviti, 2004 ; Latrille, 1979).

1.4.3. La géologie du substrat

La connaissance de la géologie d'un bassin versant s'avère importante pour cerner son influence sur les caractéristiques physiographiques. Les caractères géologiques principaux à considérer sont la lithologie (nature de la roche mère) et la structure tectonique du substrat (Musy & Higy, 2004).

L'étude géologique d'un bassin versant dans le cadre d'un projet hydrologique a surtout pour objet la détermination de la perméabilité du substrat qui dépend du degré d'évolution du sol. Un bassin à substrat imperméable présente une crue plus rapide et plus violente qu'un bassin à substrat perméable, soumis à une même averse. Ce dernier retient l'eau plus aisément, et en période de sécheresse. Un débit de base sera ainsi assuré plus longtemps.

Néanmoins, le substrat peut absorber une certaine quantité d'eau dans les fissures des roches naturellement imperméables ou dans les formations rocheuses altérées. Pour ces dernieres, la dissolution de certains éléments et leur migration, menant à la formation des canaux, peuvent créer une circulation souterraine importante. Ce phénomène se retrouve sans exception dans les régions karstiques (Musy & Higy, 2004).

1.5. Caractéristiques urbanistiques

Les caractéristiques urbanistiques se rapportent directement à la présence humaine. Il est connu que les aménagements tels que le drainage des terres agricoles, le travail des champs, la construction des barrages, l'endiguement, la protection des berges, la correction des cours d'eau ainsi que d'autres activités relatives à la présence humaine modifient continuellement l'hydrologie des bassins versants et leur morphologie (Bravard & Petit, 2000).

Les routes et les fossés perturbent le drainage naturel et par conséquent, peuvent concentrer les eaux de ruissellement dans les endroits où il n'y avait pas de problème avant, mais où les structures urbaines sont gravement endommagées (Sahani, 2011).

L'urbanisation conduit à l'imperméabilisation des espaces avec des conséquences désastreuses sur l'environnement (Moeyersons et al., 2004). Aussi l'effet négatif de la déforestation sur l'infiltration et l'alimentation des sources a été montré pour plusieurs zones forestières (Rwilima & Fougère, 1981).

Le phénomène est aussi déclenché par le changement d'affectation du sol. Les changements dans l'utilisation du sol provoquent souvent une augmentation du coefficient d'écoulement. Il en va que ces augmentations du coefficient de ruissellement le plus important sont à prévoir dans les villes à cause de la création de multiples surfaces durcies.

Les ravinements deviennent alors un problème environnemental majeur en bordure des routes où ils se développent rapidement essentiellement dans les régions urbaines (Sahani, 2011).

Chapitre deuxième :

Généralités sur l'érosion

2.1. Définition

Du verbe latin "erodere" qui signifie ronger, l'érosion est un phénomène naturel ou non qui ronge la terre (Latrille, 1979). C'est un processus au cours duquel des particules du sol sont libérées puis déplacées par un agent de déplacement qui est soit l'eau soit le vent (Mutiviti, 2011).

L'érosion façonne le relief à l'échelle des temps géologiques. Elle s'inscrit incontestablement dans le cadre général de la morphogénèse (Latrille, 1979). Par l'érosion, on peut facilement entrevoir les crêtes parallèles, l'étagement de niveaux sub-horizontaux ou déformés, les terrasses alluviales, la forme des interfluves, les orientations et les alignements hydrographiques (Pouquet, 1967).

2.2. Origine et mécanisme

2.2.1. Origine

L'érosion est une des formes de dégradation des sols les plus graves. Elle présente deux aspects selon qu'elle est provoquée par la pluie (érosion pluviale) ou par le vent (érosion éolienne) (Duchaufour, 1997).

Le vent est un agent d'érosion mécanique, surtout lorsqu'il transporte des grains de sable. Pour l'essentiel, il polit, par un véritable sablage, les parois ou les galets sur lesquels il se frotte (Dars, 1992). L'érosion éolienne sévit avec une intensité particulière dans les régions arides et semi-arides (Lal & Stewart, 1989). La part la plus importante du matériau érodé se déplace par bonds successifs à la surface du sol (saltation).

L'érosion éolienne se produit également dans les rues et avenues et s'observe sous forme de nuages de poussières. En ville de Butembo mais également en haute, moyenne et basse terre de l'Est de la RDC, l'érosion éolienne apparaît le plus souvent au cours de la saison sèche lorsque les champs sont en friche ou viennent d'être ensemencés (Mutiviti, 2011).

En revanche, l'érosion pluviale a des graves conséquences sous tout climat, même tempéré humide, bien que ses effets soient généralement plus spectaculaires et plus durables dans les régions à climat chaud (Lal & Stewart, 1989). C'est à ce type d'érosion (hydrique) que nous allons nous atteler le plus.

2.2.2. Mécanisme

Le mécanisme de l'érosion est maintenant bien connu. Il débute par une dégradation de la structure des horizons de surface, provoquant la formation d'une croûte de battance d'une épaisseur de un à deux centimètres. La rugosité de la surface du sol disparaît, elle devient lisse et perd sa perméabilité ; ce qui favorise le ruissellement des eaux de pluie (Duchaufour, 1997).

Dans le premier temps, l'eau s'écoule en nappe et entraîne des particules fines détachées des agrégats alors que les particules grossières restent sur place. Il s'agit d'une érosion diffuse (Robert, 1996) qui peut passer inaperçue. C'est progressivement que les rigoles, puis les ravines apparaissent par suite de la concentration du ruissellement dans les zones à circulation préférentielle de l'eau liée au microrelief (Duchaufour, 1997). Les effets du ruissellement deviennent visibles lorsque le volume d'eau qui circule et son énergie sont suffisants pour provoquer les destructions (Ruelle, 1990).

2.2.3. Action de l'homme

On ne doit pas du tout se passer du rôle que joue l'homme dans le processus de l'érosion par le mode de conduite des sols, le degré de technicité, les disponibilités en terres cultivables, la pression démographique (Latrille, 1979).

Les causes de l'érosion qui trouvent leur origine dans les comportements humains et qui déterminent la fragilisation de l'état physique des sols sont nombreuses et entraînent une augmentation du tassement et de l'encroûtement (Anonyme, 2002). On peut citer parmi ces causes :

- la mauvaise gestion des sols avec des régimes d'exploitation fonciers inadéquats contrariant la réalisation d'aménagements fonciers utiles dont la plantation d'arbres et des haies ;

- l'utilisation d'outils agraires inadéquats et dans certains cas de plus en plus lourds ;

- la discordance entre la production agricole et le potentiel naturel du sol ...

2.3. Formes de l'érosion hydrique

Les phénomènes d'érosion du sol s'extériorisent sous deux formes essentielles selon que l'attaque se fait en surface ou sur une épaisseur donnée (Latrille, 1979).

2.3.1. Attaque du sol en surface

L'attaque du sol en surface se manifeste par deux processus successifs : la mobilisation des particules de terre fine par l'effet splash et leur transport par le ruissellement (Pouquet, 1967).

2.3.1.1. L'effet splash

L'effet splash est le processus élémentaire de l'érosion pluviale par lequel les particules de terre sont mobilisées. Par l'énergie cinétique d'une goutte de pluie, des particules fines jaillissent et sont projetées jusqu'à 0,60 m verticalement et 1,50 m horizontalement (Latrille, 1979) tandis que les particules grossières, d'un diamètre allant jusqu'à 2 cm, peuvent glisser et subir un mouvement de reptation (Moeyersons, 1975). L'inclinaison de la pente et l'obliquité de la pluie ainsi que la direction du vent permettent la dérive d'un nuage de particules en saltation par-dessus les collines (Moeyersons, 1989).

Les conséquences du splash sont, outre la mobilisation des particules, la formation, sur pente faible, d'une mince croûte de terre fine qui durcit au soleil (battance) et la disparition des aspérités des mottes du sol qui prennent un aspect émoussé (Latrille, 1979).

2.3.1.2. Erosion par ruissellement

L'effet splash est le premier processus de l'érosion pluvial. Pendant une pluie, l'infiltration d'eau diminue de sorte qu'elle descend en dessous de l'apport en eau. C'est ce défaut de perméabilité résultant de la saturation de la porosité qui amène les eaux de pluie excédentaires à ruisseler vers l'aval dès que la pente est suffisante (Latrille, 1979 ; Moeyersons, 1989). C'est le ruissellement, deuxième processus de l'érosion pluviale qui a pour propriété d'évacuer les particules fines mobilisées par l'effet splash et de posséder dans certaines conditions un effet érosif.

L'érosion en nappe se produit sur des faibles déclivités et lorsque la pente est régulière et prélève à la surface les particules fines (argiles, sables fins) détachées par l'impact des gouttes de pluie (Mutiviti, 2004). Cette forme n'a pas de force de creuser. L'énergie qui provoque le ruissellement est celle de la pesanteur.

Le haut des versants s'érode plus vite que le bas. L'érosion diffuse est une forme d'érosion souvent pernicieuse, imperceptible, peu spectaculaire. Son effet principal est le décapage du sol (Latrille, 1979). Sur les pentes faibles ou modérées, seules les particules fines du sol sont entraînées alors que sur des pentes raides, l'ensemble des fractions texturales peut être indistinctement entraîné (Hennebert, 1992).

L'érosion en nappe est visible dans les parcelles de cultures, mais en suivant la pente. L'érosion commence à s'organiser en petits filets d'eau qui se rassemblent dans les parties les plus basses. On obtient un ruissellement organisé ou concentré (Ruelle, 1990).

Lorsque la morphologie du terrain présente des irrégularités et des obstacles à l'écoulement, le ruissellement diffus se concentre et acquiert, par augmentation de sa vitesse, un pouvoir accru. Il provoque des incisions linéaires dans le sol dont les dimensions dépendent des caractéristiques du ruissellement (Mutiviti, 2004). L'action des forces de frottement de l'eau agit sur les particules avec une force verticale qui peut arracher celles-ci et les mettre en mouvement dans le courant (Latrille, 1979).

Généralement, l'érosion en rigole se produit de paire avec l'érosion en nappe. Le ruissellement se concentre et creuse le sol mais sans que ce ne soit déjà un obstacle à l'agriculture. En général, la rigole ne s'approfondit pas au-delà de l'horizon A, car l'horizon B est souvent plus compact (Hennebert, 1992). L'incision est de l'ordre de 20 cm, le profil étant en V quelque fois en U. Elle peut être supprimée par le travail du sol (Latrille, 1979).

L'érosion par ravinement est la phase suivante de l'érosion en rigole. Elle est causée par la concentration du ruissellement dans les dépressions d'une grande surface (Hennebert, 1992). Le ravinement est donc

consécutif à la concentration des eaux atteignant des vitesses érosives et pouvant avoir une cause naturelle ou anthropique (Mutiviti, 2004).

Lorsque le débit et la vitesse de l'eau de ruissellement deviennent suffisants, elle arrache peu à peu tous les matériaux du sol et creuse une ravine qui s'agrandit. Par ce processus continu, les ravines rongent le terrain jusqu'au sommet de la pente, s'accroissant non seulement en longueur et en profondeur mais également en largeur (Hennebert, 1992).

L'érosion en ravine est une forme d'érosion régressive, érosion concentrée qui démarre de l'aval à partir d'un point de rupture de la topographie mettant à nu un horizon de sol sous-jacent plus fragile que la surface (Duchaufour, 1997). Certains ravins se forment trop rapidement, d'autres progressivement à partir des rigoles. Le profil est en général en V dans les matériaux résistants et évolue en U dans les matériaux meubles. La puissance érosive est fonction notamment de la surface et de l'aptitude au ruissellement des bassins versants (Latrille, 1979).

L'érosion des berges résulte de l'accroissement des débits des rivières où un équilibre entre la section et le débit s'était installé. Avec la hausse des débits, suite à l'augmentation du coefficient de ruissellement du bassin versant, un déséquilibre est crée. La vitesse de l'eau augmente et le cours d'eau va augmenter sa section par érosion. Il peut en résulter des pertes en terres sur les berges (Hennebert, 1992).

Les berges constituées de matériaux limono-sableux et sableux, dont les pentes sont abruptes, sont particulièrement sensibles à l'activité fluviale. Les phénomènes et les formes d'érosion les plus fréquemment observés dans la portion avale des rivières sont les glissements et les éboulements. Ces mouvements de masse entraînent le long des pentes une pente importance de matériaux qui sont directement livrés aux cours d'eau (Saint-Laurent & Guimont, 1999). En cas de vallée encaissée avec pentes

fortes en équilibre, cet élargissement des berges va déstabiliser les pentes et donc démarrer une érosion régressive (remontante) de type de ravine, éventuellement sur une grande largeur du bas des pentes vers les sommets (Hennebert, 1992).

2.3.2. Attaque du sol sur une épaisseur

L'attaque du sol sur une épaisseur de son profil représente les mouvements de masse qui affectent toujours, par définition, une couche relativement épaisse de plusieurs mètres voire plusieurs dizaines de mètres. Leur déplacement fait intervenir la gravité, les secousses sismiques, la teneur en eau (Latrille, 1979).

2.3.2.1. Les glissements de terrain

Les glissements sont des déplacements lents (quelques mm par an) ou brutales (quelques mètres par jour) (Saint-Laurent & Guimont, 1999), catastrophiques d'une masse de terrain cohérente sur un niveau rendu déformable, plastique par une saturation en eau d'origine souterraine, due à des infiltrations fissurales au travers de la couche passive (Latrille, 1979).

Les glissements de terrain s'observent généralement sur des pentes fortes suite à la forme couchée des jeunes plants forestiers et à la forme en crosse de la base des arbres adultes. Dans les zones pastorales, la circulation des animaux le long des versants peut également entraîner la formation d'escaliers encadrés par des réseaux de fissures (Moeyersons, 1989).

2.3.2.2. Les loupes de solifluxion

Ce sont des bossellements de versants argileux résultant d'un engorgement subsuperficiel par l'eau de sourcins au contact avec un substrat moins perméable (Latrille, 1979). Ayant atteint le degré de plasticité, ces matériaux se mettent lentement en mouvement sous l'effet de la pesanteur sans qu'apparaisse une rupture de la couche superficielle meuble.

Le profil est concavo-convexe d'amont en aval (Saint-Laurent & Guimont, 1999).

2.3.2.3. Les coulées boueuses

Les coulées de boues résultent de l'évolution des glissements et prennent naissance dans leur partie avale (Saint-Laurent & guimont, 1999). Ce sont des mélanges d'eau et de terre à haute densité ayant atteint le point de liquidité qui se comportent comme un liquide visqueux soumis aux lois de l'hydrodynamique et qui emportent à grande vitesse des masses considérables de boue et de blocs de roche de taille importante (Mutiviti, 2011). Ce déplacement brutal est semblable à celui des coulées de lave (Latrille, 1979).

2.3.2.4. Le coup de cuillère

Les glissements rotationnels en coups de cuillère sont des glissements où la surface du sol et une partie de la masse glissent en faisant une rotation, de telle sorte qu'il apparaît une contrepente sur le versant (Mutiviti, 2011). Ce sont des petites laves torrentielles avortées. L'endroit de l'arrachage évoque un coup de cuillère, surtout les terrains à argiles gonflantes.

2.3.3. Formes d'accumulation de l'érosion hydrique

La cause du dépôt (sédimentation) est une diminution plus ou moins progressive de la capacité de transport du ruissellement liée à celle de la vitesse de celui-ci, c'est-à-dire à la fin de l'alimentation en eau, aux ruptures de pente ou à la rencontre d'un obstacle (Latrille, 1979). Il y a dépôt selon les lois de la sédimentation en milieu liquide. L'endroit peut être proche (dépôts locaux) ou très éloigné (dépôts à l'aval).

Les produits les plus lourds se déposent les premiers le plus près de leur point de départ et inversement pour les plus légers. Lorsque les matériaux arrachés arrivent dans des pentes plus faibles, les fractions

lourdes (cailloux graviers, sables) se déposent dans le lit des cours d'eau, en arrière des barrages, sur les terres basses fertiles. Les particules fines sont entraînés jusqu'à la mer ou se déposent en partie dans les deltas des fleuves (Hennebert, 1992).

2.4. Facteurs de l'érosion hydrique

L'intensité de l'érosion hydrique dépend à la fois des conditions climatiques et des caractéristiques de la surface du terrain sur laquelle elle s'exerce (Musy et al., 2007).

Wishmeier et Smith (1979) ont mis en évidence l'action des différents facteurs qui jouent un rôle dans l'érosion par la formule qu'ils ont proposée : l'Equation Universelle de Perte des Sols.

P = mesures de protection éventuellement mises en oeuvre. 2.4.1. Erosivité des pluies-facteur climatique : R

L'agressivité des pluies dépend principalement de leur énergie cinétique, qui résulte elle-même de la distribution du diamètre des gouttes et de leur vitesse d'impact, grandeurs qui sont étroitement corrélées à l'intensité de la précipitation (Musy et al., 2007). Les pluies sont d'autant plus érosives qu'elles sont plus violentes. Les pluies fines, même de longue durée sont peu érosives (Duchaufour, 1997).

L'érosivité est donc fonction des caractéristiques physiques de l'averse et des intensités qui la composent (Mutiviti, 2004) mais aussi la fréquence. Le fait que les pluies sont rapprochées influe sur le degré de saturation du sol et donc sur la détachabilité des particules (Latrille, 1979). Ainsi les pluies peu intenses en elles-mêmes pourront avoir une action aussi érosive que les plus intenses, si le sol est déjà passablement bien imbibé d'eau.

Dans le cas d'un sol présentant une stabilité structurale élevée et une bonne capacité d'infiltration, une première averse peut être absorbée sans générer le ruissellement. Inversement une averse sur un sol à faible stabilité structurale peut provoquer une forte érosion par dépassement de la capacité d'infiltration (Musy et al., 2007).

2.4.2. Erodibilité des sols-facteur pédologique : K

L'érodibilité des sols, soit leur sensibilité intrinsèque aux processus d'érosion, résulte à la fois de leur capacité à absorber les précipitations sans produire de ruissellement et de la résistance qu'ils offrent aux agents de détachement soit l'impact des gouttes de pluie et les forces de cisaillement exercées par l'écoulement superficiel (Musy et al., 2007).

L'érodibilité dépend ainsi d'une part du mode d'organisation des particules constitutives du sol (structure, capacité d'infiltration) et d'autre part de l'intensité des forces qui lient ces éléments entre eux (stabilité structurale et cohésion) (Mutiviti, 2004). Ces deux aspects sont étroitement liés : une faible stabilité structurale peut par exemple être cause d'une rapide dégradation de la capacité d'infiltration lors d'une averse (Latrille, 1979).

La structure et la stabilité sont grandement conditionnées par la texture du sol ainsi que sa teneur en matière organique. Ainsi l'érodibilité d'un sol diminue globalement avec l'augmentation de la teneur en matière organique (Musy et al., 2007). L'érosion se produit surtout sur des sols limoneux ou sableux fins rarement sur les sols argileux ou sableux

grossiers ; ces derniers résistant mieux du fait de la taille de leurs particules (Mutiviti, 2004).

L'érodibilité du sol est susceptible de se modifier au cours du temps, notamment par la minéralisation de sa matière organique par les apports externes de substances diverses ou par les conditions mécaniques qu'il subit (Musy et al., 2007).

2.4.3. Raideur et longueur de pente-facteur morphologique : S.L

Les facteurs S et L concernent la pente. Généralement, l'intensité de l'érosion augmente avec la raideur et la longueur de pente, dans le premier cas en raison de l'accroissement des vitesses d'écoulement et dans le second en raison de l'augmentation des volumes des eaux de ruissellement (Musy et al., 2007).

Par ailleurs, plus la pente est forte, plus le déplacement des particules de sol vers l'aval par rejaillissement est favorisé. Si l'angle d'inclinaison S joue un grand rôle, la longueur L de la pente n'est pas moins importante. Une pente longue et ininterrompue amplifie considérablement le phénomène (Duchaufour, 1997).

Les pertes en terre augmentent avec l'accroissement de la pente jusqu'à atteindre un maximum pour les pentes de 8 à 10°, avant de diminuer à nouveau (Musy et Hugy, 2004). Cette diminution peut s'expliquer soit par une augmentation des écoulements de subsurface au détriment du ruissellement superficiel, soit par le fait que sur de fortes pentes, l'érosion est rapidement limitée par la disponibilité des matériau, le substrat rocheux étant souvent mis à nu (Musy et al., 2007).

La pente peut aussi influencer le processus de l'érosion secondairement par sa forme. Le ruissellement et l'érosion sont plus remarquables sur un versant convexe que sur versant concave (Latrille, 1979).

2.4.4. Couverture du sol-facteur agronomique : C

De manière générale, le couvert végétal exerce une action protectrice sur le sol, tant vis-à-vis de l'impact des précipitations que des effets de cisaillement exercés par le ruissellement (Mutiviti, 2007). Les pertes en terre diminuent globalement de manière exponentielle avec l'augmentation du taux de couverture du sol, du moins pour une végétation basse (Musy et al., 2007).

Les parties aériennes des plantes amortissent le choc des gouttes des pluies et réduisent la battance du sol. Les racines quant à elles assurent la cohésion du sol et sa porosité, le retiennent et favorisent l'infiltration de l'eau en profondeur (Latrille, 1979). Au niveau du ruissellement, la présence des obstacles que forment les tiges des plantes augmente la rugosité du sol, ce qui se traduit par une résistance accrue au détachement et au transport (Musy et al., 2007).

L'érosion dépend aussi pour une large part de la proportion de sol travaillé. Lors des grosses pluies, le ruissellement est plus fort sur un sol nu non travaillé que sur un sol travaillé (Roose et al., 2000).

2.4.5. Mesures de protection-facteur d'aménagement : P

Le facteur P représente les différentes mesures d'aménagement du terrain, soit pour protéger, soit pour restaurer les superficies atteintes qui en sont arrivées au stade mortel de l'érosion (Pouquet, 1967). Ces mesures de protection visent donc à maintenir une bonne structure des horizons de surface, éviter dans la mesure du possible de laisser le sol nu, interrompre le ruissellement par différents moyens mécaniques et biologiques (Duchaufour, 1997).

2.5. Dégâts causés par l'érosion hydrique

2.5.1. Conséquences sur site

A court terme, l'érosion hydrique peut se traduire par des pertes de rendements dues au déracinement des cultures et au recouvrement de plantules dans les zones de dépôts de sédiments, des pertes en terre ainsi que des pertes en matières organiques, la formation de nombreuses rigoles et ravins, la mise en nu de coudes du sol ...

A long terme, l'érosion hydrique se traduit par des pertes des couches arables, la réduction du volume de sol exploitable par les racines et la réserve utile en eau pour des sols peu profonds, la baisse de rendement suite à la perte de la matière organique (Mutiviti, 2011).

2.5.2. Conséquences hors site

A court terme, l'érosion se traduit par des dégâts d'eau et des boues dans les habitations, des dommages aux infrastructures publiques, la pollution des eaux de surfaces par des sédiments polluants, entraînement et dépôts des sédiments dans les cours d'eau, les dégâts aux talus bordant des parcelles agricoles, les stress chez les personnes touchées (dommages psychologiques).

A long terme, l'érosion hydrique se traduit par la sédimentation dans les cours d'eau, les problèmes de navigabilité des cours d'eau, l' augmentation du risque d'inondation, la sédimentation dans les bassins d'orage, pollution des eaux de surface par les sédiments et substances polluantes érodées, l'eutrophisation des cours d'eau (Mutiviti, 2011).

2.6. Lutte contre l'érosion hydrique

La protection des sols à l'égard de l'érosion vise au maintien de la fertilité en empêchant ou en limitant les pertes en terre. Les mesures de protection ont donc pour finalité limiter l'impact des précipitations, accroître la résistance qu'offre le sol à l'action abrasive tant des pluies que du ruissellement, réduire l'intensité de ce ruissellement en favorisant une meilleure infiltration, en limitant la vitesse par la création d'obstacles, voire une modification de pente ou encore l'intercepter pour l'acheminement de l'eau vers les structures d'évacuation adéquates (Musy et al., 2007).

Le contrôle de l'érosion peut être réalisé soit en amont sur les parcelles soit en aval des bassins versants. Dans le premier cas, l'érosion est contrôlée par des mesures préventives et correctives tandis que dans le second cas elle est contrôlée par des mesures palliatives (Mutiviti, 2011).

Les mesures qu'on peut appliquer sur les parcelles sont de quatre types à savoir : les mesures agronomiques, les mesures agro-pédologiques, les mesures d'aménagement des parcelles et les mesures d'aménagement des coteaux (Musy et al., 2007).

2.6.1. Mesures agronomiques

Cette première série de mesures porte sur la couverture du sol qui, en interceptant les gouttes de pluie, absorbe leur énergie cinétique et les empêche d'exercer une action destructrice sur les agrégats du sol (Musy et al., 2007). On parle dans ce cas-ci de mesures préventives puisqu'elles empêchent l'apparition de l'érosion au sein de la parcelle (Dautrebande et Smoos, 2003).

Dans cette catégorie des mesures de nature agronomique, on retrouve principalement l'assolement et la rotation, les cultures de protection ou couvrantes, les cultures en bandes alternantes, les cultures associées et

la densité de plantation, le paillage ou mulching, le revégétalisation, la lutte différée contre les adventices (Musy et al., 2007, Mutiviti, 2011).

2.6.2. Mesures agro-pédologiques

La résistance d'un sol vis-à-vis de l'érosion dépend des forces qui lient les particules du sol entre elles et qui lui confèrent la cohésion, de sa conductivité hydraulique, de sa structure mais également de la stabilité structurale (Mutiviti, 2004).

L'amélioration des propriétés d'un sol du point de vue de l'érosion repose sur un renforcement de sa structure ainsi que sur la stabilité structurale tant par des actions mécaniques que chimiques ou biologiques (Musy et al., 2007).

2.6.3. Mesures d'aménagement des parcelles

Le potentiel érosif du ruissellement résulte des forces de cisaillement qu'exerce l'écoulement sur les particules du sol (Latrille, 1979). Ces forces sont proportionnelles à sa vitesse qui dépend de la pente du terrain et de la présence d'éventuels obstacles, susceptibles de freiner l'écoulement (Musy et al., 2007).

La maîtrise du risque érosif dû au ruissellement pourra ainsi ; de ce fait, impliquer la réalisation d'aménagements destinés à limiter la pente du terrain et par le développement d'obstacles linéaires orientés perpendiculairement à la pente, ce qui limite les possibilités de prise de vitesse (Dautrebande et Smoos, 2003).

On distingue dans cette catégorie les bandes herbeuses et les haies, les rideaux, les banquettes, les terrasses ou les courbes de niveau.

2.6.4. Mesures d'aménagement des coteaux

2.6.4.1. Organisation foncière

La mise en oeuvre des diverses mesures et aménagements destinés à prévenir et à maîtriser l'érosion peut être grandement facilitée par la forme et l'orientation des parcelles et par un réseau de desserte (Musy et al., 2007).

Les objectifs d'un réaménagement parcellaire du point de vue de la lutte contre l'érosion consistent pour l'essentiel à faciliter l'adaptation des cultures et modes d'exploitation à la pente et au relief des parcelles (Hennebert, 1992).

Il s'agit de permettre l'établissement des cultures les plus sensibles sur les zones les moins exposées et de réserver les secteurs les plus menacés aux collectivités publiques afin d'y installer les dessertes ou des structures antiérosives, ou de limiter leur exploitation aux cultures fourragères (Musy et al., 2007).

2.6.4.2. Evacuation des eaux

La réalisation d'aménagements permettant une évacuation des eaux de ruissellement constitue un aspect important de la conservation des sols. Ces aménagements peuvent anticiper les problèmes de ravinement éventuels et être réalisés lors de l'aménagement d'un coteau, ou tenter de stopper ou de ralentir le processus de ruissellement une fois celui-ci déclenché (Musy et al., 2007).

L'aménagement des émissaires a la fonction consistant à transporter les eaux de ruissellement jusqu'à un exutoire. Il s'agit en général des petits canaux ou fossés situés en bordure de champs, de parcelles ou le long des chemins perpendiculaires à la pente, présentant généralement une couverture herbeuse (Musy et al., 2007).

Deuxième partie : Approche expérimentale

Chapitre troisième :

Présentation du milieu d'étude, matériels et méthodes

3.1. Présentation du milieu

3.1.1. Situation géographique

Butembo est l'une des villes que compte la province du Nord-Kivu située au Nord-Est de la République Démocratique du Congo. La circonscription urbaine est située entre 0°05' et 0°10' de latitude Nord et 29°17' et 29°18' de longitude Est (Sahani, 2011).

L'altitude moyenne est de 1750 m. La ville se trouve à 17 km au Nord de l'Equateur. Elle est située à proximité de la dorsale occidentale du Rift Albertin au Nord-Ouest du lac Edouard. La superficie de la ville est établie à 158,95 km² (Sahani, 2011).

3.1.2. Oro-hydrographie

Le relief de la contrée dans laquelle se trouve la ville de Butembo résulte de l'orogénèse tertiaire concomitante à la formation du fossé tectonique albertin. Il est donné par un ensemble des collines et vallées dont le fond est à plus ou moins 1700 m.

Il comprend trois grands ensembles géomorphologiques. Le premier comprend la vallée de la rivière Kimemi traversant le centre de la ville du Sud au Nord. Le deuxième ensemble est constitué des collines constituant l'axe Matembe-Vulamba à l'ouest de la ville. Le troisième ensemble géomorphologique de Butembo est constitué des collines convexes plus basses à l'Est de la Kimemi sur l'axe Katwa-Rughenda-Mukuna-Mavono (Sahani, 2011).

3.1.3. Géologie et lithologie

Le substrat géologique de Butembo est très fragile et sensible à l'érosion. Quatre principaux types de roches sont rencontrés dans la ville de Butembo (Sahani, 2011).

- Le complexe basique de la Luhule-Mabisio : il est formé des métabasaltes, des dolérites, diorites, d'ilots de quartzites.

- L'assise sédimentaire de la Luhule-Mobisio : elle est composée des schistes, de quartzites avec des intercalations calcaires.

- Le complexe orthognéissique : il est constitué d'un ensemble de granites et de granodiorites.

- La série de Lubero : elle est constituée de micaschistes avec les intrusions, granitiques, des phyllades, des schistes, des grès et des quartzites.

3.1.4. Hydrogéologie

Suite à la nature granitique du substrat, des ressources hydrogéologiques potentielles devraient exister à Butembo. Actuellement, la ville s'alimente au droit de sources émergeant généralement du pied des versant et d'autres qui sont perchées dans les collines. De par la faible superficie des bassins versants, ces sources présentent généralement des débits inférieurs à 5 m³/h (Sahani, 2011).

Quant aux cours d'eau, la dépression dans laquelle est bâtie la ville de Butembo est entourée par des collines drainées par des rivières dont les plus importantes sont : Kimemi, Mususa, Lwirwa. Le centre de la ville est drainé par la Kimemi qui traverse la zone urbaine dans la direction Sud-Nord.

Les principaux affluents sont : Wayimirya, Kanywangoko, Kavaghendi, Kinyavuyiri et Vihuli qui constitue notre zone d'investigation. La rivière Mususa, la plus importante de la commune Kimemi coule de l'Est à

l'Ouest vers le Sud-Ouest de la ville de Butembo. Ses affluents sont Nyoka, Kanzadau, Bwinyole, Viriva, Kalughuta et Kayilavula (SAHANI, 2011).

3.1.5. Climat

Butembo jouit d'un climat subtropical humide tempéré par les montagnes (Vyakuno, 2006). La température moyenne oscille autour de 18°C, avec deux saisons des pluies, de mars-avril-mai et Aôut-Septembre-Octobre-Novembre influencée par le passage de la zone de convergence intertropicale. Les deux saisons relativement sèches vont de juin à juillet et de janvier à février.

La pluviométrie moyenne annuelle dans la région est typique à la zone équatoriale étant donné que la contrée jouxte la forêt de la zone. Cette pluviométrie annuelle est de 1365 mm (Sahani, 2011).

3.1.6. Sols

Les sols de Butembo se diversifient selon les roches-mères, la texture et la teneur en eau et en matière organique. Ces sols sont tous des kaolisols parce qu'ils sont formés par un matériau kaolinitique caractérisé par une fraction argileuse à dominance de Kaolinite et d'oxydes libres. Les oxydes présents dans les sols sont généralement des oxydes de fer qui donnent au sol sa coloration rouge ou brune lui conférant ainsi le nom des ferrisols (Vyakuno, 2006).

Sur le plan textural, ces sols sont généralement riches en argile. Ces caractéristiques se remarquent surtout sur la partie occidentale de la ville, essentiellement sur l'axe Vulamba-Kitatumba-Vuvatsi. En revanche, sur les collines formées de quartzites ou de granites, souvent situées à l'Est de la Kimemi, on rencontre des sols à texture argilo-sableuse (Sahani, 2011).

Quant à la teneur en eau du sol, deux types de sols sont rencontrés à Butembo : les hygro-kaolisols et les hygro-xérokaolisols. Les premiers sont toujours humides et ne connaissent pas de dessèchement temporaire du

profil. En combinant ces critères de classification, les types de sols rencontrés à Butembo sont :

- Les hygro-xérokaolisols non humifères formés sur du granite-gneiss. Ils sont situés dans la zone circonsrite entre Vutetse, la Mususa et le domaine universitaire de l'horizon.

- Les hygro-xérokaolisols humifères formés sur des schistes et des phyllades. Ils sont situés au Nord-Ouest sur une bande isolée à l'Est de Mukuna, sur les roches basiques.

Le premier type est formé sur des schistes et des phyllades. Il s'étend sur le centre et l'ouest de la ville. Le deuxième groupe est sur des roches micacées. Il occupe toute la partie orientale de la ville.

Ces différents types de sols sont modifiés par les conditions des stations. Sur les collines et les pentes fortes, ils sont bien drainés et de couleur brune ou rouge. Dans les fonds des vallées, plats et marécageux (dambo), ils sont hydromorphes, tourbeux, très acides et de couleur noire ou bleuâtre (Vyakuno, 2006).

3.1.7. Végétation

La végétation originelle de Butembo, disparue suite à l'action anthropique, a laissé place à des plantes herbacées, adventices post-culturaux et à des espèces ligneuses exotiques (Eucalyptus sp, Grevillea robusta).

La contrée a subi depuis trois siècles une déforestation systématique si bien que la forêt climatique de montagne ne subsiste pas dans quelques cantons sous-peuplés ainsi que sur les quelques sommets des massifs isolés (Kasay, 1988). Une forêt relique peut être observée dans la réserve de l'ITAV constituant ainsi l'unique lambeau de forêt primaire à Butembo (Sahani, 2011).

En rapport avec le reboisement, une partie de la population, consciente des risques encourus, s'est investie dans l'effort de reforestation. Toutefois, pressés par le besoin, la quasi-totalité des intervenants ont porté leur choix uniquement sur les essences exotiques à croissance rapide. Ainsi, la contrée est-elle, à quelques exceptions près, entièrement couverte de peuplements d'Eucalyptus (Sahani, 2011).

D'autres essences comme Leucaena leucocephala, calliandra calothyrsus, Albisia sp, Eurythrina sp, Grevillea robusta sont aussi utilisées avec des effets améliorant la fertilité du sol dans beaucoup de régions. Ces espèces ont été introduites récemment en région de Beni-Lubero (Sahani, 2011).

3.1.8. Subdivision administrative

La ville de Butembo comprend quatre communes présentées dans le tableau ci-après.

Ces communes sont subdivisées en quartiers, ces derniers en cellules et avenues. La figure suivante présente la subdivision des communes en quartiers pour la circonscription urbaine de la ville de Butembo.

La population de Butembo est homogène. La majorité est composée des Nande. Une proportion très réduite est composée des populations des autres tribus en provenance des onze provinces de la RDC plus quelques expatriés et réfugiés.

Le tableau ci-dessous donne les statistiques de la population de la ville de Butembo au 31 décembre 2011.

3.2. Matériels et méthodes

3.2.1. Matériels

1° Le GPS (Global positionning system) notamment le GPS Garmin 60Csx : cet appareil nous a permis de prélever les coordonnées géographiques des points sur le terrain. Les différentes coordonnées prises en trois dimensions dans le système UTM (Unity Transverse Mercator) avec une précision de + 3 m sont la longitude (x), la latitude (y) et l'altitude (z). Cet appareil a la faculté de prélever les données relatives à l'altitude en fonction de la pression barométrique.

2° Le ruban métrique : nous l'avons utilisé pour la prise de certaines mesures sur la rivière. Il s'agit de la largeur et la profondeur des ravins.

3° Le carnet de note et le stylo nous ont servi pour la retranscription des données issues de nos investigations.

3.2.2. Méthodes

Cette étape consiste en une revue de littérature. Elle permet de consulter les différentes publications traitant des thèmes pouvant nous servir d'indicateur pour aborder le sujet.

Au cours de cette visite, nous avons prélevé les coordonnées géographiques et réalisé les mesures sur le ravin dans lequel coule l'eau de la rivière.

La cartographie consiste à la réalisation des cartes présentant les caractéristiques biophysiques du milieu. Ces caractéristiques sont la forme du bassin versant (périmètre, surface), la topographie (relief, classe de pente), le réseau hydrologique (délimitation, ordre des cours d'eau), la couverture végétale (végétation), l'occupation des sols (habitations), le niveau de risque (nul ou très faible, faible, moyen, élevé, grave, très grave)...

Le traitement des informations recueillies sur le terrain s'est réalisé sous un environnement SIG (Système d'Information Géographique). La surface topographique a été calculée grâce à une extension 3D analyst de Arc Info (ARG GIS 9.3.1). L'extension 2D nous a permis le calcul de la surface planimétrique.

Chapitre quatrième :

Présentation et interprétation des résultats

4.1. Caractéristiques du bassin versant de Vihuli

4.1.1. Caractéristiques physiques du bassin versant de Vihuli

1. La surface

A l'échelle de la commune Bulengera en ville de Butembo, le bassin versant de Vihuli est le plus important de cette circonscription communale (Fig. 1). La surface planimétrique est établie à 1279,36 ha soit 12,79 Km² tandis que la surface topographique est établie à 1317,17 ha soit 13,17 Km². Le périmètre du bassin versant est d'ordre de 15,98 km.

2. La forme

Ceci nous amène à conclure que le bassin versant de Vihuli a une forme plus ou moins allongée (Figure 2) étant donné que son indice de compacité est supérieur à l'unité.

3. La topographie

- Xmax est l'altitude maximale représentée par le point le plus élevé. - Xmin est l'altitude minimale représentée par le point le plus bas - d est la distance linéaire séparant les deux points.

Pour le bassin versant de Vihuli, l'altitude maximale s'élève à 1949 et l'altitude minimale à 1705 m, la distance entre les deux altitudes est de 4735 m. Ce qui permet de calculer le gradient de pente du bassin versant :

Le gradient de pente est donc 5,15 %. Ce gradient montre globalement une pente modérée pouvant assurer un écoulement régulier pour un bon drainage des eaux.

Le relief représente les différentes élévations entre les points du bassin versant. La figure 3 montre l'ensemble du relief du bassin versant de Vihuli.

Le point le plus élevé culmine à 1949 m d'altitude alors que le point le plus bas est à la côte 1705 m.

Ce relief peut aussi être illustré par la figure 4 reprenant des ombres portées dénommées hillshade

Figure 4 : Portées d'ombre représentant le relief du bassin versant de Vihuli

Sur cette carte, l'altitude varie de 1705 à 1949 m. Les altitudes y sont groupées en classe. Nous constatons une dominance de points plus élevés à l'Est du cours d'eau du bassin versant.

Le relief présente une grande influence sur les tracés des cours d'eau qui vont couler dans les thalwegs tel que nous pouvons le voir sur la figure 5.

Figure 5 : Relief du bassin versant de Vihuli et le réseau hydrographique c. L'orientation des pentes

L'orientation de pentes indique l'exposition de versants des pentes au rayonnement solaire, avec une influence sur l'assèchement rapide des versants par l'évaporation de l'eau de surface. Les pentes tournées vers l'Est par exemple vont s'assécher avant les pentes tournées vers l'Ouest.

La figure 6 indique les orientations de pentes au sein du bassin versant de Vihuli. On y note les orientations N, NE, E, SE, S, SW, NW.

La classification des pentes se fait suivant la raideur des pentes. La figure 7 illustre les différentes classes de pentes dans le bassin versant de Vihuli selon la raideur exprimée en degré (°).

La différence de pente varie ici de 0 à 45 °. Nous constatons la prédominance des pentes variant de 0 à 10 ° suivi des pentes comprises entre 10 et 20° puis de 20 à 30°. Les cas des pentes entre 30 et 45° sont vraiment isolés.

L'influence de la pente va se concevoir aisément sur le tracé de cours d'eau tel que nous pouvons le voir sur la figure 8. Ici les pentes sont exprimées en pourcentage (%). Elles varient de 0 à 42,27%. On a la grande prédominance des pentes inférieures à 30 %, les pentes de raideur supérieur à 42% y sont rares.

La pente va aussi définir le tracé des courbes de niveau et leur équidistance. Nous pouvons bien le voir sur la figure 9 ci-après :

Aux vues de cette carte, nous constatons que le bassin versant de Vihuli présente un réseau hydrographique très dense. On y compte au moins

4.1.2. Caractéristique hydrologique du bassin versant de Vihuli 1. Le réseau hydrographique

L'hydrographie du bassin versant renseigne sur le réseau hydrographique et son complexe.

cinq sous-bassins versants qui participent à l'écoulement des eaux. La rivière Vihuli constitue le cours d'eau principal. Il prend sa source au point S et déverse des eaux dans la rivière Kimemi au point E. Il coule du Sud au Nord-Ouest sur une distance curviligne de plus de 4000 m. Un ensemble important des cours d'eau naturels et artificiels, permanents et temporaires participant à l'écoulement est concentré à l'Est du cours d'eau principal.

2. Le profil longitudinal

Le profil longitudinal donne l'idée sur l'allure de la courbe de variation de l'altitude avec la distance le long du cours d'eau principal partant de l'exutoire jusqu'au sommet du bassin versant. La vue du profil longitudinal de Vihuli est représentée dans la figure 11.

Nous pouvons entrevoir que la courbe présente une allure plus ou moins plane sur une très longue distance depuis l'exutoire. Contrairement, vers les 3300 m, on constate une montée brusque d'altitude atteignant les 1900 m. Ceci peut influer sur la vitesse d'écoulement des eaux qui va

s'accroître et déterminer la phase érosive dans ce dernier cas. En revanche, dans le premier cas, l'allure de la courbe va déterminer la phase sédimentaire mais aussi laisser entrevoir le risque d'inondation en cas du dépassement de la pluie critique.

3. Le profil transversal

Ce profil met en évidence la vue de la coupe transversale comme nous la présentons dans la figure 12.

Nous pouvons voir sur cette carte que les thalwegs se trouvent à un même niveau ou presque avec un profil en U prédominant. Les cours d'eau secondaires au cours principal vont donc être associés à ces thalwegs.

La figure 13 reprend les deux profils avec leurs tracés sur la carte du bassin versant.

4.1.3. Caractéristiques géologiques du bassin versant de Vihuli

La géologie va renseigner sur le type de roche rencontré dans le bassin versant, mais également sur la perméabilité du substrat et le degré d'évolution du sol.

La figure 14 nous donne une vue globale sur la géologie et la lithologie du bassin versant de Vihuli.

Il ressort de cette carte un constat selon lequel le bassin versant de Vihuli est formé d'un seul bloc géologique notamment le complexe orthognéissique. Ce complexe est associé au kibalien inférieur et antékibalien non différenciés (Sahani, 2011).

de gneiss granitoïde (G ?) filonien. On y entrevoit aussi une faille supposée ou masquée (---)

4.1.4. Caractéristiques urbanistiques du bassin versant de Vihuli

L'urbanisation désigne l'occupation du sol par les bâtiments mais aussi toute autre installation liée à l'autorité humaine comme les zones végétalisées et les sols nus.

Dans la figure 15, nous montrons les structures urbanistiques du bassin versant de Vihuli où on peut voir les avenues, les bâtiments et la couverture végétale.

Nous donnons aussi dans la figure 16, la proportion de terre occupée par les bâtiments.

Il est tout à fait normal qu'il ressorte de cette carte que la proportion de l'espace bâti soit considérable. Cela se justifie par le fait que le bassin versant de Vihuli est une entité constituée de plusieurs quartiers dont la quasi-totalité est déjà occupée.

4.2. Dynamique érosive du bassin versant de Vihuli

Nous nous tenons ici à donner quelques paramètres pouvant être liés au processus érosif dans le bassin versant de Vihuli. Il s'agit de la largeur et la profondeur des ravins afin de calculer le volume total des sédiments emportés. Il est aussi question de la superficie du ravin mais également de la localisation des sites d'extraction de sable le long de la rivière Vihuli ainsi que du couvert végétal.

4.2.1. La superficie du ravin

La superficie du ravin a été calculée à partir des points prélevés le long du cours d'eau principal en partant de l'exutoire. Les coordonnées de ces différents points se retrouvent dans le tableau en annexe I. La figure 17 montre l'étendue du ravin déjà emporté.

La valeur calculée de cette superficie est de 37140,11 m²soit 3,714 ha. Ces chiffres sont vraiment significatifs. En termes de parcelles, elles vont être estimées à au moins 74 parcelles jusque là perdues suite au ravinement si nous considérons une parcelle comme occupant une superficie équivalant à 500 m². Ceci constitue un manque à gagner important pour la ville si l'on tient compte des taxes parcellaires et des surfaces bâties.

4.2.2. Le volume de sédiments

A partir des profondeurs mesurées le long du ravin et la superficie totale du ravin, on peut facilement déduire le volume de sédiments en appliquant la formule ci-dessous en considérant que le profil est en V à tous les points :

Dans le ravin de Vihuli, la profondeur moyenne est d'ordre de 2,32 m (cfr tableau en annexe I).

Sachant que 1m³de sol pèse en moyenne 2,6 tonnes (Mutiviti, 2011), nous pouvons calculer le poids total de sédiments pour notre ravin.

Il s'agit encore une fois d'un manque à gagner considérable car cette terre pouvait notamment servir dans la mise en valeur de l'agriculture urbaine.

4.2.3. Les sites d'extraction du sable

Nous avons repéré, au cours de nos investigations, quelques sites où l'extraction du sable sur le lit de la rivière est effective. Leur localisation était effectuée au moyen du GPS. Huit sites ont été repérés le long du cours d'eau principal. Les coordonnées de ces points sont reprises dans le tableau en annexe II de ce travail. Signalons que la fréquence journalière moyenne d'extraction du sable est évaluée à au moins 1/2 fût par jour et par site. Ce qui nous fait pour les huit sites repérés 4 fûts de sable par jour dans l'ensemble. Précisons que cette fréquence augmente pendant la période de pluie où elle peut doubler voire tripler.

Cette carte constitue une aide à la décision et permet aux autorités municipales de cibler avec une précision de #177;3 m les zones où le ravinement peut être complexifié par cette activité. Par ailleurs, ces zones constituent en même les personnes qui peuvent être prioritaires si jamais la mairie aimerait un jour proposer des thèmes de sensibilisation en matière de gestion du risque environnemental.

4.2.4. L'incision des berges

Sur 20 points distants de 100 m, nous avons mesuré la largeur des ravins. Les valeurs de ces mesures sont reprises dans le tableau en annexe I. La valeur moyenne de la largeur des ravins est évaluée à 5,12 m. Nous constatons un équilibre au niveau des berges de Vihuli qui sont faiblement incisées comparativement à d'autres ravins de la ville. Cette faible incision peut être liée à la présence d'une couverture végétale le long de la rivière Vihuli et à la lithologie de ce bassin versant.

La figure 19 présente les sites de prélèvement des valeurs numériques reprenant les largeurs du ravin.

La figure 20 présente les sites où nous avons prélevé les différentes profondeurs le long du ravin de Vihuli.

Figure 20 : Profondeurs au niveau des sites de prélèvement le long du ravin de Vihuli

4.2.5. La couverture végétale le long des berges

Nous avons constaté une action positive autour de cours de la rivière Vihuli. Il s'agit de la couverture végétale qui y joue un important rôle dans la protection des berges. En effet, on peut bien voir sur le terrain que les bords de la grande partie des berges sont couverts.

Les espèces importantes sont les bambous, les roseaux, les cannes à sucre, les eucalyptus, les bananiers, les maïs, les haricots, le gazon. On peut aussi identifier plusieurs autres espèces végétales qui participent aussi à la stabilisation des berges de la rivière Vihuli.

En considérant les caractéristiques urbanistiques, même sans mesurer de façon précise les facteurs anthropiques, ceux-ci sont les éléments

Suggestions et recommandations

L'objectif principal de ce travail étant la caractérisation et l'évaluation de la dynamique érosive du bassin versant de Vihuli pour son aménagement, il serait sans sens d'y mettre fin sans formuler et adopter une ligne de conduite impliquant la meilleure utilisation possible des ressources dont les terres et les eaux afin de fournir des biens et des services durables. Ainsi, dans cette partie du travail, nous donnons quelques propositions relatives à l'aménagement du bassin versant de Vihuli et qui tiennent compte des résultats de nos recherches.

Dans le bassin versant de Vihuli où les risques d'érosion sont présents (même s'ils ne sont pas très fréquents), les mesures préventives doivent être les plus privilégiées.

En rapport avec les caractéristiques physiques du bassin versant de Vihuli, l'attention sera plus portée à la pente. Ici, il faut adopter les modes d'exploitation des terres à la pente et au relief des parcelles c'est-à-dire éviter d'installer des infrastructures sur des versants de pente instables notamment sur des pentes à gradient élevé. Il sera donc question d'installer les infrastructures suivant les courbes de niveau (cfr figure 9).

Pour ce qui est des caractéristiques hydrologiques, il faudra prendre de précautions pour limiter les contraintes que nous annonce le profil longitudinal (cfr figure 11). Il s'agira donc d'évacuer tout ce qui peut constituer un obstacle au drainage aisé des eaux de ruissellement.

Pour les caractéristiques géologiques et lithologiques, il faudra d'abord faire une étude pédologique et du niveau d'altération du substrat géologique au laboratoire afin de se prononcer sur la vulnérabilité face à l'érosion et prendre des mesures. On devra juste se référer à la légende de la figure 15 qui donne la géologie et la lithologie du bassin versant de Vihuli.

déclencheurs de ruissellement. Il reste bien connu que les zones urbanisées au sens strict ainsi que les zones urbaines végétalisées et les sols nus sont considérés comme fortement imperméabilisés et capables d'avoir des répercussions sur le ruissellement en l'accentuant (Sahani, 2011).

Les figures 15 et 16 donnent une idée d'ensemble des zones rendues imperméables dans le bassin versant de Vihuli. Les actions à mener devront donc éviter toute concentration de ruissellement. L'aménagement des caniveaux devra être solide et continu jusque dans les fonds des vallées où une bonne base servirait à atténuer la vitesse de l'eau.

L'extraction du sable dans le lit des rivières et ravins est aussi liée au fait qu'il y a une forte demande des matériaux de construction outre la non observance de la réglementation souvent dérobée par les gouvernants eux-mêmes. Elle est à la base de recul de tête autour des rivières. L'action à mener dans ce cas consistera à mettre fin à cette pratique dans tous les sites (cfr. figure 18) afin d'éviter toutes les conséquences relatives à ce phénomène.

L'efficacité des actions ne s'évaluera qu'après la mise en application de ces différentes mesures. Les responsabilités sont donc partagées. Elles passent par les autorités urbaines qui détiennent la prise de décision face à toutes les conséquences qui s'annoncent. Il s'en suivra enfin l'implication des populations locales dans la matérialisation de ces mesures. Dans ces conditions de synergie, on saura fournir des biens et des services durables.

Conclusion générale

Au terme de ce travail qui met en évidence tous les résultats obtenus lors de nos investigations, notre satisfaction ne peut qu'être grande parce qu'en fait, nous estimons avoir atteint les objectifs que nous nous sommes assignés.

En effet, ce travail a consisté à la caractérisation et à l'évaluation de la dynamique érosive au sein du bassin versant irrigué par la rivière Vihuli. Par ailleurs, le souci était de nous rendre compte du processus de sa dégradation afin de proposer les mesures pratiques de son aménagement.

Ainsi, par le traitement des informations sous un environnement SIG, nous avons réalisé différentes cartes décrivant les caractéristiques physiques, hydrologiques, géologiques et urbanistiques du bassin versant de Vihuli. Nous avons aussi réalisé une visite de reconnaissance sur le terrain pour la prise de certaines mesures sur la rivière et les relevés géographiques.

Ces deux méthodes ont servi de base de saisie du processus de dégradation du bassin versant de Vihuli qui nous a inspiré la formulation d'une ligne de conduite pour son aménagement qui a couronné les résultats de ce travail.

Nous sommes donc tentés de croire que la mise en pratique de ces différentes propositions marquera positivement son impact sur l'environnement autant que sur le social et l'économie de la population de la contrée. Ce qui inscrira ce travail dans le contexte du développement durable.

Certes, avouons que la réalisation de ce travail n'a pas été du tout facile. Par moment et par endroit, nous nous sommes confrontés à quelques difficultés surtout dans la prise de mesures sur la rivière où nous avons été contrés de percer les zones impénétrables ou fouler nos pieds dans les eaux

profondes. Mais, la détermination nous a permis de ne pas céder au découragement.

Enfin, signalons que les résultats de ce travail sont liés exclusivement au milieu physique du bassin versant de Vihuli. Ils ne doivent pas être extrapolés à tous les bassins versants à travers la circonscription urbaine avant leurs études respectives complètes. C'est pourquoi, un appel particulier est lancé à tous ceux qui aiment l'environnement et la préservation du paysage de nous emboîter les pas en réalisant les mêmes recherches dans les autres bassins versants de la ville de Butembo.

Ainsi, mettrons-nous en application l'adage connu qui stipule ce qui suit : « Penser globalement, Agir localement ».

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Rwilima & Fougère, Evolution entre 1958 et 1979 du couvert forestier et du débit des sources dans certaines régions du Rwanda. Etude Géomines-AIDR, Bruxelles, 1981, P. 58.

Saint-Laurent, D. & Guimont, P., Dynamique fluviale et évolution des berges des cours inférieures des rivières, PUM, Quebec, 1999, 210 P.

Verniers, G., Aménagement écologique des berges des cours d'eau : Technique de stabilisation, Presses Universitaires de Namur, 77 P.

Wishmeier, W.H. & Smith, D.D, Predicting rainfall erosion losses, Agricultural hand-book, 1979, 58 P.

II. Thèses et mémoires

Kasay, K.L, Dynamique démo-géographique et mise en valeur de l'espace en milieu équatorial d'altitude : cas du pays Nande au Kivu Septentrional, Zaïre, Thèse, UNILU, 1988, 404 P.

Lukanda, M., Erosion hydrique en région limoneuse. Le micro-bassin de chaslet à Villers-la-ville (Belgique), Thèse, Ucl, 2000, P. 55.

Mutiviti, P.G, Indicateurs de la qualité physique des sols en relation avec l'érosion hydrique : impact des pratiques culturales, Mémoire DEA, Louvain-la-neuve, 2004, 126 P.

Sahani, M., Le contexte urbain et climatique des risques hydrologiques de la ville de Butembo (Nord-Kivu/RDC), Thèse, Université de Liège, Belgique, 2011, 273 P.

Vyakuno, K., Pression anthropique et aménagement rationnel des hautes terres de Lubero en RDC. Rapports entre société et milieu physique dans une montagne équatoriale (Tome 1), Thèse, Université de Toulouse, 2006, 294 P.

Lal, R. & Stewart, B.H, Soil degradation, in Advaces in soil science, vol 11, Springer Verlay, 1989, P. 346.

Roose, E., Chebbani, R. & Bourougaa, L., Ravinement en Algérie : Typologie, facteurs de contrôle, quantification et réhabilitation, in Sciences et changement planétaire/Sécheresse, Vol 11, n°4, 2000, PP. 317-326.

Liste des figures

Table des matières

Chapitre troisième : Présentation du milieu d'étude, matériels et méthodes 36

Annexe I: Points de prélèvement des mesures : largeur et profondeur des ravins ....A

Annexe I:

N°	Rive droite			Rive gauche			Largeur (cm)	Profondeu r (cm)	Observation
N°	X1	Y₁	Z₁	X₂	Y 2	Z2	Largeur (cm)	Profondeu r (cm)	Observation
1	756832	13633	1719	755635	13627	1718	8,10	2,75	Exutoire, bambous à gauche
2	756928	13609	1723	756929	13598	1722	11,5	3,2	Présence des roseaux, extraction de sable
3	757018	13538	1725	757005	13534	1725	10,2 m	2,7	Rupture de l'avenue, maison au bord des berges
4	757131	13480	1726	757129	13473	1727	9,2	5,7	Bambou, digne en maçonnerie
5	757217	13425	1730	757214	13422	1728	6,8	4,8	Terrain de foot
6	757313	134112	1730	757313	13405	1730	8	2,5	Extraction sable et gravier
7	757429	13363	1730	757428	13361	1731	4	2	Boisement (gauche et droite)
8	757516	13299	1731	757512	13299	1732	3,4	1,8	Champ haricot
9	757521	13229	1734	757625	13224	1734	5,8	1,4	Avenue
10	757762	13190	1735	757712	13188	1735	3,5	1,5	Gazon à droit/champ haricot gauche
11	757901	13026	1738	757902	13023	1737	3,7	2	Concession de bois /Katasohire
12	757962	12940	1739	757962	12937	1739	3,1	2,3	Présence des roseaux
13	758017	12800	1740	758012	12800	1740	2,4	1,5	Roseau + bambou
14	758026	12696	1741	758025	12696	1740	2,4	1,3	Bambou
15	758059	12541	1742	758054	12542	1742	2,4	1	Maïs et canne à sucre
16	758116	12450	1744	758112	12447	1744	2	1,5	Maïs + canne à sucre
17	758122	12355	1744	758120	12351	1745	3,8	2	Canne à sucre
18	758135	12255	1744	758132	12255	1744	2,3	1,7	Canne à sucre + haricot
19	758156	12162	1746	758151	12162	1746	4	1,8	Canne à sucre
20	758153	12027	1747	758148	12028	1747	6	3	Bois et canne à sucre
Moyennes							5,13	2,32

Caractérisation et évaluation de la dynamique érosive du bassin versant de Vihuli en RDC

Dédicace