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VI. EVALUATION DES CONDITIONS ET DES TENDANCES DE L'EROSION

par

T. Dunne

Université de et Consultant FAO, Kenya 1/

1. INTRODUCTION

1.1 Enoncé du problème

L'érosion a des conséquences nombreuses et importantes pour l'écologie et l'économie humaine car elle enlève la couche superficielle et productive du sol, endommage les routes et les champs par ravinement et glissement de terrain, entraîne l'eutrophisation et l'envasement du lit des rivières et des réservoirs et provoque de mainte autre manière une dégradation de l'environnement qui ne peut être enrayée que moyennant de grands efforts et dépenses. L'érosion constitue cependant un phénomène compliqué. Elle est le résultat de processus nombreux, dont on ne saisit pas bien la mécanique et les facteurs régulateurs. Le nombre de ces facteurs et leurs inter-actions ne nous permettent guère de prédire les vitesses d'érosion, mais nous savons que les facteurs les plus importants sont le climat et la végétation (et par conséquent l'utilisation des terres), les caractéristiques du sol et la topographie. Ce genre d'informations qualitatives ne présente toutefois qu'un intérêt limité quand il s'agit de calculer la durée de vie d'un réservoir, de juger des effets de techniques culturales sur la perte de sol, ou d'évaluer à l'avance le débit solide des cours d'eau en fonction de diverses pratiques d'exploitation forestière.

Smith et Wischmeier (45) ont mis au point une "Equation universelle des pertes de sol" qui permet de prédire l'érosion des terres agricoles. Il s'agit d'un outil utile pour l'exploitation commerciale des terres agricoles aux Etats Unis, et peut-être aussi en d'autres lieux. Reste à vérifier dans quelle mesure elle peut être appliquée à d'autres régions et à d'autres formes d'utilisation rurale des terres. On peut en dire autant des diverses méthodes deprédiction qui se fondent sur l'analyse statistique à variables multiples (49). L'expérimentation et la diffusion de telles méthodes supposent une mesure indépendante, sur le terrain, de l'érosion. Dans la plupart des pays en développement, il n'existe pas, à l'heure actuelle, de données suffisantes pour effectuer des généralisations telles que l'Equation universelle des portes de sol. Pour ce faire nous devons souvent encore recourir à l'empirisme et il est indispensable de procéder sur le terrain à des mesures des vitesses d'érosion. 2/

1/ Thomas Dunne, Département de Géologie# Université de Washington, Seattle Wa, U.S.A. 98195

2/ On trouvera dans la présente publication (chapitre VIII) une communication de H.M.S. Arnoldus décrivant les possibilités qu'offre l'Equation universelle de pertes des sols.

La présente communication décrit une série de techniques de terrain per;,mettant d'évaluer les vitesses d'érosion par des procédés divers. En comparaison de la plupart des autres programmes de surveillance des modifications de l'environnement ces méthodes sont d'emploi peu coûteux et les-exploitants agricoles pourraient tirer amplement parti des renseignements que fournissent des mesures hydrologiques et géomorphologiques aussi simples.

L'étude des vitesses d'érosion comporte deux approches fondamentales. La première consiste à surveiller en permanence les vitesses de transport des sédiments en un point du lit de la rivière à la sortie d'un bassin de drainage. Ces mesures sont relativement aisées et intègrent les effets de l'érosion sur des superficies plus ou moins étendues. Elles posent cependant des problèmes d'interprétation et il n'est pas toujours facile de déterminer ce qui se passe à l'intérieur d'un bassin de drainage en se basant sur une mesure ponctuelle à l'exutoire. Il n'en reste pas moins que cette méthode est probablement la plus utilisée pour surveiller les conditions et les tendances de l'érosion. La seconde approche en matière d'étude de l'érosion comprend divers procédés de mesure intéressant un certain nombre de stations d'échantillonnage à l'intérieur d'un bassin de réception. Ces données sont plus difficiles à réunir mais présentent des avantages évidents en ce qu'elles nous renseignent sur la distribution spatiale, les facteurs régulateurs et les effets locaux des processus d'érosion dans le bassin. Ces deux approches permettent l'une et l'autre d'obtenir des informations sur les vitesses des processus en cours ainsi que sur les vitesses correspondant à un passé récent, comme il sera indiqué ci-après.

1.2 Variables régulatrices et problèmes d'échantillonnage

De nombreux programmes de mesure de l'érosion ont livré seulement une quantité limitée de renseignements parce qu'on n'avait pas suffisamment réfléchi à leur conception et à la quantification des principales variables déterminantes. Il n'est pas dans notre propos d'examiner en détail ici l'un ou l'autre de ces aspects, mais il faut souligner que des mesures "ponctuelles" de l'érosion peuvent induire en erreur si elles ne sont pas représentatives. Le géologue doit s'assurer que ces mesures portent sur un échantillon de toute la gamme des conditions et principales variables déterminantes auxquelles il s'intéresse. Le problème de l'échantillonnage est traité en guise d'introduction dans la plupart des manuels de statistique (voir par exemple Krumbein et Graybill, 26) ainsi que dans plusieurs ouvrages techniques (par exemple Cochran, 6).

Des mesures même bien distribuées ne permettent cependant qu'un petit nombre de généralisations à moins que l'on ait mesuré aussi les principales variables agissantes. Si les facteurs régulateurs sont quantifiés et mis en relation avec les vitesses d'érosion au moyen de techniques statistiques simples ou à variables multiples (26), on peut extrapoler les résultats et s'en servir pour prédire les vitesses d'érosion en dehors de la zone immédiatement intéressée par les mesures. On peut utiliser les mêmes données pour prévoir les effets de certaines modifications des variables régulatrices ce qui constitue un outil utile en matière d'aménagement des terres.

Cette référence aux questions d'échantillonnage et de variables régulatrices n'est pas un plaidoyer en faveur d'études statistiques massives de l'érosion, basées sur la mesure de douzaines de variables régulatrices potentielles. La difficulté du travail de terrain rend généralement de telles études irréalisables et la plupart des analyses statistiques à variables multiples que l'on a faites ont donné des résultats n'offrant que peu d'intérêt pour l'aménagement des terres. Il est sage toutefois de mesurer les principales variables (précipitations, sol, topographie et couvert végétal) pour mettre au point des relations simples et quantitatives permettant de prédire l'érosion du sol.

Pour certaines prévisions, la mesure d'une variable peut être d'un type simple. Par exemple, Langbein et Schumm (31) ont établi une relation entre les rendements en sédiments et les précipitations annuelles moyennes; Fournier (11) les a mis en rapport avec un indice de la périodicité saisonnière des pluies. D'autres prévisions nécessitent des données plus détaillées, par exemple sur l'énergie cinétique des pluies (par exemple Smith et Wischmeier, 45). Hudson (21) a passé en revue quelques méthodes permettant de chiffrer les variables pluviométriques et pédologiques. Les manuels d'écologie végétale quantitative (voir par exemple Grieg-Smith, 15) décrivent des méthodes permettant de mesurer la densité de végétation, mais il reste encore beaucoup à faire pour affiner la mesure de certaines caractéristiques du couvert du sol qui ont un rapport très net avec l'érosion du sol. Quant à la topographie, on peut la mesurer au moyen des simples techniques de levé.

1.3 Fluctuations temporelles et échantillonnage dans le temps

Les vitesses d'érosion varient dans le temps. Il peut s'agir de variations inter-annuelles aléatoires ou de périodes s'étendant sur plusieurs années pendant lesquelles la mobilisation des sédiments est intense peutêtre en raison de cycles d'années humides ou sèches. De brusques variations de climat, comme celles que nous avons connues depuis le début des années 60 (30, 53) semblent également avoir entraîne de grandes modifications, des vitesses d'érosion dans certaines parties de l'Afrique. Dans le sud-ouest de l'Amérique, des changements de climat ont à plusieurs reprises modifié les vitesses d'érosion dans un passé géologique récent (5). A ces fluctuations "naturelles" se superposent les tendances à l'érosion accélérée dues à l'exploitation des terres par l'homme. La surveillance des vitesses d'érosion dans le présent et à des époques récentes devrait nous permettre de distinguer les effets de l'utilisation des terres de ceux des fluctuations climatiques naturelles. Dans certains cas, bien sûr, ces deux variables sont liées car souvent les modifications de caractère ou d'intensité de l'utilisation des terres sont des réactions à un changement climatique. Néanmoins, il reste à évaluer l'interaction de ces phénomènes. Une vue àlong terme de l'érosion du sol et de sa réponse tant à l'utilisation des terres qu'aux fluctuations naturelles de l'environnement serait très utile pour planifier l'aménagement des terres.

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Figure 1. Echantillonneurs de sédiments en suspension:

 

(a) échantilloneurs USDH-48 pour prélèvement d'échantillons continu suivent la verticale;

(b) turbisonde à bouteille Delft pour prélèvement ponctuel continu.

2. MESURE DE L'ÉROSION DIAPRES LES RENDEMENTS SEDIMENTAIRES DES BASSINS

2.1 Charge en suspension

Les sédiments peuvent quitter un bassin sous forme soit de charge en suspension soit de charge du lit; ces deux éléments se mesurent séparément. Pour mesurer la vitesse de transport de la charge en suspension, on mesure le concentration des sédiments dans l'eau (en milligrammes/litre) que lion multiplie par le débit du cours d'eau (en litres/seconde par exemple). Comme la concentration varie avec le niveau par rapport au fond, il faut utiliser une méthode d'échantillonnage qui fournisse une concentration moyenne représentative du profil du sédiment. L'instrument le plus courant pour ce faire est l'échantillonneur à prélèvement d'échantillon continu suivant la profondeur (figure1a), qui laisse entrer l'eau par un orifice étroit dans une bouteille en verre d'une capacité de 0,4 litre approximativement. D'autres types d'échantillonneurs (les échantillonneurs à prélèvement ponctuel continu) ne recueillent l'échantillon qu'à une profondeur donnée et permettent dtétablir le profil de la concentration des sédiments suivant la verticale. Pour plus de détails sur l'emploi et l'achat de ces instruments, le lecteur pourra consulter les rapports de Guy et Norman (17) et ceux du Federal Interagency Sedimentation Project (10). Un autre échantillonneur largement utilisé est l'échantillonneur Delft (38) qui fonctionne suivant le principe illustré par la figure 1 (b).

On obtient la concentration de sédiments dans l'échantillon d'eau par filtrage et séchage. Kunkle et Comer (27) ont démontré comment l'on peut estimer correctement et rapidement les concentrations à partir de mesures de la turbidité, si l'on établit une corrélation convenable.

Pour généraliser les vitesses de transport à partir d'un petit nombre de mesures, on multiplie généralement les concentrations de sédiments en suspension par le débit du cours d'eau au moment du prélèvement pour obtenir la vitesse de transport des sédiments en suspension. On pointe ensuite cette valeur contre le débit pour dresser une courbe du taux de sédiments en suspension, comme celle que l'on voit sur la figure 2a. On peut ensuite utiliser cette courbe, en combinaison avec une courbe de débits classés, pour calculer les rendements de sédiments en suspension. On peut lire sur la courbe des débits classés le nombre de jours avec débit dans un intervalle quelconque. D'après le débit moyen correspondant à cet intervalle, on obtient, au moyen de la figure 2a, la vitesse de transport des sédiments (en tonnes/ jour). On multiplie cette vitesse de transport par le nombre de jours pendant lequel elle a lieu pour trouver la quantité totale de sédiments transportés. On répète l'opération pour chaque intervalle de débit figurant sur la courbe des débits classés, et l'on additionne les totaux des sédiments pour obtenir la vitesse annuelle de charriage. Les courbes de ce type peuvent évoluer sensiblement dans le temps (voir figure 2b), selon que le bassin de réception est influencé par des fluctuations climatiques, par l'utilisation des terres ou par d'autres facteurs; aussi, dès que l'on a effectué suffisamment de mesures pour établir une courbe de vitesse convient-il d'effectuer des échantillon. nages occasionnels pour contr8ler les variations.

2.2 Charge de lit

Le problème qui consiste à mesurer le transport de la charge de lit est beaucoup plus délicat. Sur les petits cours d'eau, où les vitesses de transnort de charge de lit sont faibles on peut installer en travers du lit du cours d'eau (figure 3a) une auge ou fosse à sédiments. On peut vider le bassin périodiquement. Cela n'est pas faisable dans les grands cours d'eau où les vitesses de transport sont élevées. Milhous (36) a procédé, sur un petit cours d'eau de l'Oregon, à de bonnes mesures de la charge de lit dans une auge installée à l'oblique en travers du chenal. Le tourbillon créé par le passage du cours d'eau transportait les sédiments à travers le lit du cours d'eau jusqu'à une station de mesure installée sur la berge, au-dessous du niveau du plafond du lit. Dans les grands chenaux, on mesure la vitesse de transport de la charge de lit en faisant descendre un dispositif d'échantillonnage jusque sur le lit du cours d'eau pendant un bref laps de temps. Il n'existe toutefois pas d'échantillonneurs qui aient été adoptés de manière générale. La principale difficulté réside dans l'interférence de l'écoulement provoquée par l'échantillonneur quand il git sur le lit. Cette interférence peut entraîner une augmentation ou une diminution apparente de la vitesse locale de transport de la charge de lit. La plupart des échantillonneurs n'ont qu'une efficacité de collecte limitée,

On a employé plusieurs échantillonneurs de la charge de lit. La plupart' d'entre eux comportent une sorte de panier en fil métallique lesté et descendu dans le cours d'eau au bout d'un cable, et stabilisé dans le courant au moyen d'un aileron métallique (figure 3b), Leur capacité de prise est généralement faible (souvent pas plus de 30-50 pour cent) car ils freinent le courant, surtout quand une certaine quantité de sédiments s'est déjà accumulée à l'intérieur, Pour surmonter cette difficulté, on a conçu des échantillonneurs à pression différentielle, pourvus d'un orifice étroit suivi d'une section plus large qui provoque une chute de pression et réalise dans l'orifice un écoulement à peu près équivalent à la vitesse du courant ambiant. Ce dispositif augmente l'efficacité de prise de l'échantillonneur, Le sédiment est pris dans un filet, comme celui qu'on voit sur la figure 3c, L'un des premiers instruments de ce genre à donner de bons résultats fut l'échantillonneur Dutch Arnhem, mais Helley et Smith (19) ont imaginé un échantillonneur plus stable et plus efficace. Celui-ci a un orifice carré (7,6 cm) qui fonctionne très bien avec des matériaux d'un calibre plus fin que les sables grossiers.

Emmett et Seitz (9) ont inventé et utilisé l'un de ces échantillonneurs pourvu d'un orifice carré de 15,2 cm pour mesurer la vitesse de transport des graviers, Ils ont également démontré par des études de terrain que l'échantillonneur Helley-Smith de 796 cm avait une efficacité de prise de près de 100 pour cent sur les particules d'un calibre inférieur aux graviers fins. A mesure que la dimension des particules augmente, l'efficacité de prise diminue, (W.W. Emmett, communication personnelle, janvier 1975). D'autres études de cet échantillonneur sont en cours, Les mesures de la charge de lit obtenues à l'aide de ce type d'échantillonneur sont exprimées en unité de poids par unité de temps par unité de largeur du cours d'eau, Et les multipliant par la largeur du cours d'eau, on obtient la vitesse de transport en poids par unité de temps, que l'on pointe contre le débit pour tracer une courbe de vitesse de la charge de lit (voir figure 4). Graf (13) a fait une étude intéressante des appareils d'échantillonnage des sédiments.

(a) SEDIMENTS TRANSPORTES (tonnes/jour)

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(b) SEDIMENTS EN SUSPENSION TRANSPORTES (tonnes/jour)

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Figure 2. (a) Courbe de taux de sédiments en suspension dans la rivière Uaso Nyiro, à Archers Post, (Kenya);
(b) Variations de la courbe des taux de sédiments en suspension dans la rivière Tana, à Garissa (Kenya).

(a)

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(b)

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(c)

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Figure 3. Matériel servant à mesurer le transport de la charge de lit
(a) Auge installée en travers du lit du cours d'eau;
(b) Echantillonneur à panier;
(c) Echantillonneur Helley-Smith à pression différentielle.

2.3 Charge totale

En certains endroits, on n'échantillonne pas Séparément la charge de lit et la charge en suspension mais la charge totale sur de longues périodes peut se mesurer d'après les dépôts accumulés dans les lacs naturels ou artificiels, y compris les grands réservoirs et les petits étangs de stockage de l'eau, In principe le site d'un réservoir artificiel aura été étudié avant la mise en eau et si le réservoir est vidé périodiquement, on peut relever l'élévation de son lit entre des repères gradués. Dans un lac qui n'est jamais drainé, on peut mesurer périodiquement les changements de niveau du lit par sondages depuis un bateau ou un radeau le long de lignes marquées par des repères (voir communication de Raush et Heinemann - Volume 2. Chapitre IV). Ce genre de levé n'indique que le volume des dépôts mais cela peut être tout à fait suffisant s'il s'agit par exemple de concevoir un réservoir. Si l'on veut par contre évaluer l'érosion du bassin de réception, ou si l'on veut comparer ces données avec les mesures de transport des sédiments il faut que celles-ci soient exprimées en poids, ce qui suppose une estimation de la densité apparente des dépôts. Si l'on dispose de données locales sur la densité des dépôts lacustres on les utilisera, Sinon, on trouvera au tableau 1 des estimations utiles, Les petits réservoirs n'interceptent pas toujours la totalité de la charge en sédiments d'un cours d'eau, notamment les particules fines. La proportion de la charge totale interceptée par une retenue s'appelle "capacité de prise" de la nappe d'eau et peut être évaluée d'après la figure 5. On peut ensuite corriger la charge totale pour tenir compte des matériaux qui ne sont pas interceptés. Il existe d'autres mesures permettant d' estimer la capacité de prise des retenues d'après la granulométrie des matériaux du lit et la vitesse de sédimentation des particules en suspension (27)

Tableau 1. Densité apparente des sédiments de réservoir, Source: Geiger, (12)

Granulométrie dominante Sédiments submergés en permanence (livres/pied cube) 1/ Sédiments exposés à jour (livres/ pied cube)
Argile 40-60 60-80
Limon 55-75 75-85
Mélange limon-argile 40-65 65-85
Mélange limon-sable 75-95 95-110
Mélange sable- limon-argile 50-80 80-100
blé 85-100 85-100
Gravier 85-125 85-125
Sable et gravier médiocrement triés 95-130 95-130

1/ Livres/pied cube = multiplier les chiffres ci-dessus par 16,02 pour obtenir les données en kg/m3.

2.4 Rendements de sédiments

Dans une région possédant un climat, une géologie et une utilisation des terres homogènes, les rendements de sédiments provenant de grands bassins de drainage sont généralement moindres que ceux des petits bassins lesquels sont à leur tour moins importants que les taux de perte de sédiments mesurés sur les versants au moyen des techniques que nous allons décrire dans la section ci-après. Si l'on compare les rendements de sédiments provenant de bassins (le taille différente, il faut corriger le rendement pour éliminer l'effet lié à la dimension du bassin. En revanche, si lion utilise des mesures de l'érosion effectuées sur des versants et sur des ravines pour évaluer la vitesse probable de sédimentation sur quelque emplacement de réservoir envisagé en aval, il faut corriger la vitesse d'érosion pour exprimer la quantité de sol mobilisée sur les versants qui atteindra le point donné en aval. Le reste du sol mis en mouvement se dépose sur les pentes douces, les cônes de déjection, les plaines d'inondation et autres zones d'accumulation.

Le rapport (exprimé en pourcentage) entre la perte de sol provenant des versants et des ravines et le rendement de sédiments d'un bassin de réception s'appelle taux d'apport de sédiments du bassin de réception. Ce rapport varie avec la dimension du bassin hydrographique, ainsi qu'avec la pente générale du bassin. Si l'on dispose de données locales, on peut chiffrer la variation du rendement de sédiments en fonction de ces facteurs; sinon, on peut utiliser la figure 6 pour estimer le taux d'apport de sédiments. Il faut cependant tenir compte du degré de dispersion intervenant dans des diagrammes quand on tire des conclusions concernant les mesures ainsi corrigées, Un examen de la documentation provenant de plusieurs régions physiographiques montre que l'exposant de l'équation mettant en rapport le taux d'apport de sédiments et la superficie drainée oscille généralement entre 0,15 et - 0,35, mais que les valeurs sont fortement groupées autour de -0,20 pour des bassins de réception de dimensions très diverses. Quand on compare les rendements en sédiments de bassins hydrographiques, on les corrige généralement tous pour les ramener à une valeur appropriée correspondant à un bassin d'une dimension déterminée.

Si l'on fait régulièrement des études de réservoir, on peut calculer les variations temporelles des vitesses de sédimentation. Pour évaluer les vitesses de sédimentation sur de longues périodes antérieures à toute étude, on peut dater des échantillons provenant de diverses profondeurs par la méthode radiométrique. Ces mesures peuvent être utiles pour indiquer les vitesses d'érosion à long terme, qui représentent une moyenne éliminant les brèves périodes de sédimentation rapide ou lente. Elles peuvent aussi fournir les vitesses d'érosion avant toute intervention humaine à grande échelle susceptible de modifier le terrain. Stuiver (46) a étudié l'utilisation de la datation au carbone radioactif pour mesurer les variations des vitesses de sédimentation dans des lacs pendant les derniers dix mille ans, Pour utiliser cette méthode, il faut prélever des matériaux organiques à diverses profondeurs dans un dépôt sédimentaire et les transporter avec soin jusqu'à un laboratoire disposant de l'équipement approprié, Ralph (40) décrit clairement la méthode, les types de matériaux que l'on peut dater, ainsi que le mode de collecte et d'emballage des échantillons, La date au carbone radioactif ne peut pas servir pour des matériaux ayant moins de plusieurs centaines d'années. Les sédiments ayant entre 10 et 100 ans peuvent être datés au plomb 210, un isotope de la série de l'uranium 238, On peut employer cet .isotope pour calculer, les vitesses de sédimentation à une époque récente, ce est particulièrement intéressant pour l'agronome et prometteur en ce qui concerne les travaux sur la sédimentation,, Koide et ses collaborateurs (23) d'une part, Petit (39) d'autre part, ont décrit cette technique. Quand on pas d'installations ou éléments radiométriques on peut dater ,les dépôts fluviatiles stratifiés d'après les vestiges archéologiques (Leopold et ses collaborateurs (33), pages 480-484).

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Figure 4. Courbe de taux de la charge de lit de la rivière Clearwater, à Spalding (Idaho). Source: Emmet and Seitz (1973),

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Figure 5. Méthode permettant d'estimer la capacité de prise des lacs et réservoirs, basée sur la comparaison de la capacité du réservoir et du volume d'eau qui pénètre dans le réservoir. Source: Brune: (19531.

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Figure 6.

(a) Relations entre le taux d'apport de sédiments et la dimension du bassin versant, appliquée à des bassin hydrographiques du centre et du sud-est des Etats-Unis. Source: Roehl (1962).
(b) Relation entre le taux d'apport de sédiments et le relief du bassin-hydrographique (H) et la longueur du cours d'eau principal (L), appliquée à des bassin hydrographiques du sud des Etats-Unis. Source: Maner (1958); Roehl (1962).

3. MESURE DE L'ÉROSION DANS LES BASSINS VERSANTS

3.1 Provenance des sédiments

Les rendements sédimentaires des bassins hydrographiques constituent un indice utile des conditions et des tendances de l'érosion. Souvent néanmoins l'agronome a besoin d'en savoir davantage sur la provenance des sédiments à l'intérieur d'un bassin versant, sur les principaux processus qui mettent les sédiments en mouvement et les relations qui existent entre l'intensité de l'érosion et divers facteurs régulateurs possibles. Les techniques utilisées pour mesurer l'érosion à l'intérieur des bassins versants varient selon les processus d'érosion eux-mêmes. Nous allons examiner ici l'érosion en nappe, l'érosion en rigoles et en ravines, les modifications du lit des cours d'eau, les mouvements de masse et l'érosion éolienne.

3.2 L'érosion en nappe

3.2.1 On peut surveiller l'érosion en nappe actuelle en mesurant le volume des sédiments enlevés de parcelles situées sur des versants ou la vitesse d'abaissement de la surface du terrain en des points jalonnés. Il est simple d'installer une parcelle pour l'étude de l'érosion en plaçant le long de la courbe de niveau une gouttière reliée à un réservoir dans lequel on peut mesurer les sédiments érodés et le ruissellement, (Voir également l'exemple fourni dans la communication de Djorovic, chapitre 10 de ce volume). La longueur de la gouttière peut varier au gré de l'enquêteur, Les gouttières plus longues échantillonnent une section de versant plus étendue, ce qui réduit les erreurs imputables à la variabilité spatiale de l'érosion due à la présence de petites rigoles, On délimite souvent les petites parcelles au moyen d'une paroi métallique ou plastique enfoncée de quelques centimètres dans le sol. Ces petites parcelles, dont la largeur va de 0,5 à 2 m, sont souvent utilisées pour étudier l'infiltration et l'érosion du sol en régime pluviométrique artificiel contrôlé (35), Les parcelles plus grandes ne sont généralement pas délimitées et sont établies de manière approximative au moyen d'un levé topographique.

La construction d'une auge collectrice est généralement simple, mais son installation doit être faite soigneusement si l'on veut qu'elle fonctionne convenablement, La figure 7 présente quelques suggestions de plans, Il faut absolument que le bord de l'auge adhère bien à la surface du sol si l'on veut que le ruissellement y pénètre de manière satisfaisante, sans éroder le bord ni dévier le dispositif, Gerlack a utilisé une petite auge (50 cm de longueur) en tôle placée dans une tranchée peu profonde (figure 7a), L'auge est munie d'un couvercle à charnière qui empêche l'eau de pluie de pénétrer, et un bord de 3,5 cm de largeur qui est enfoncé par pression dans la surface du sol, Un drain part de l'un des angles de l'auge et conduit le ruissellement chargé de sédiments vers un réservoir de stockage, Ce genre de récipient court donne satisfaction si la variabilité spatiale en travers de la pente n'est pas importante. Étant donné la facilité de construction et d'installation, on peut en répartir plusieurs sur un versant pour étudier les effets de la longueur du versant sur l'érosion.

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Figure 7. Collecteur utilisé pour mesurer le ruissellement et le sol érodé sur, des parcelles à flanc de colline.
a) collecteur Gerlach;
b) rigole constituée d'une planche d'appui et d'une feuille;
c) gouttière en béton;
d) grand caniveau pour les débris.

S'il existe de petites rigoles, l'enquêteur préférera peut-être utiliser un récipient plus long. Pour construire un collecteur tel que celui qu'on voit sur la figure 7b on peut enfoncer des piquest dans le sol le long de la rente et clouer sur ceux-ci des planches de 20 cm de largeur. Les planches servent ensuite à soutenir le collecteur. Si la parcelle n'a que quelques mètres de longueur et si le versant a un profil en travers régulier, on peut disposer côte à côte des segments de tôle que l'on soude les uns aux autres, Leur bord amont est alors enfoncé dans la couche superficielle du sol, comme on le voit sur la figure. Mais si le versant a un relief irrégulier et si l'on a besoin d'un collecteur long, on peut utiliser d'épaisses feuilles de polyéthylène industriel. On fixe l'un des bords de la feuille au panneau de soutien puis on l'étend sur le sol en partant de la planche et en remontant la pente. On pratique une petite incision d'environ 2 cm dans la surface du sol dans laquelle on insère le bord de la feuille de polyéthylène en se servant d'un morceau de bois. La gouttière de polyéthylène peut ensuite être recouverte à la base d'une couche de bitume pour qu'elle reste souple. Il est conseillé également de donner un gradient important à cette gouttière pour qu'elle draine efficacement les eaux de ruissellement et les sédiments vers le réservoir de stockage. Ce type de collecteur en plastique dure moins que ceux qui sont construits en d'autres matériaux, mais il est aussi moins cher et plus facile à installer quand on a besoin de gouttières longues. L'insertion du bord dans la couche superficielle donne des bons résultats si le sol possède un couvert végétal moyen mais si le tapis racinaire manque de vigueur, le sol tend à se désagréger immédiatement au-dessus de l'auge. Dans ce cas, il vaut mieux installer un caniveau en béton comme celui que L'on voit à la figure 7c. Il faut calculer la largeur et la profondeur du caniveau en fonction de l'amplitude des écoulements prévus sur la parcelle.

Lorsque les vitesses d'érosion sont extrêmement fortes et que les débris érodés risquent d'être très grossiers il faut prévoir un collecteur plus grand. Anderson et ses collaborateurs (2) ont utilisé des gouttières semicylindriques en acier pour piéger les débris provenant de versants abrupts, dans le sud de la Californie (figure 7d). Le bord amont de la gouttière est raccordé à la surface du sol par un tablier en béton; des planches renforcées de 1 m de hauteur ont été posées en arrière de la gouttière pour attraper les pierres bondissantes.

Si l'on a besoin d'une grande parcelle, on concevra le réservoir de stockage en tenant compte des volumes potentiellement importants de sédiments et de ruissellement à recueillir. Un ruissellement de 1" provenant d'une parcelle à flanc de colline de 60 m de longueur et 15 m de largeur représenterait au total 850 pieds cubes d'eau (1 pied = 0,305 m; 1 pied cube = 0,02832 m3). Pour éviter d'avoir à construire des réservoirs de stockage aussi important§, certains chercheûrs préfèrent installer des dispositifs qui ne dirigent qu'une petite partie du ruissellement et des sédiments dans le bassin de mesure (37).

3.2.2 Piquets et pointes

Une autre méthode pour mesurer l'érosion en nappe consiste à mesurer périodiquement la hauteur de la surface du sol en des points marqués par des piquets ou des pointes d'érosion. Le dispositif représenté sur la figure 8a se compose d'un clou long de 25 centimètres et d'une bague d'appui de grand format. Au moment de l'installation, on enfonce le clou et la bague d'appui dans le sol, On mesure ensuite la distance qui sépare la tête du clou du sommet de la bague d'appui avec une règle millimétrée. L'érosion enlève les matériaux autour et au-dessous de la bague d'appui qui descend, comme on le voit sur la figure 8b. En mesurant à nouveau la distance qui sépare la tête du clou du sommet de la bague d'appui, on obtient une mesure de la vitesse d'érosion pendant la période écoulée. Si la bague a protégé le sol de l'impact des gouttes de pluie, elle se trouve alors posée sur une sorte de petit pédicule, qu'il faut éliminer avant de mesurer pour que la bague soit au même niveau que la surface du sol. L'avantage de cette bague d'appui est qu'elle offre une surface ferme sur laquelle effectuer les mesures. Ce genre de dispositif de surveillance est peu coùteux et facile à installer en grand nombre. On peut ainsi échantillonner à peu de frais, un vaste éventail de conditions, L'ouvrage de Leopold et de ses collaborateurs (33) a illustré de manière particulièrement intéressante l'utilisation qui peut être faite de ce genre de données pour comprendre les processus d'érosion et leurs relations avec le bilan sédimentaire d'un bassin hydrographique.

On retrouvera plus facilement l'emplacement des pointes si on les peint en rouge vit et si on les pose en quadrillage ou en alignement. A proximité de chaque groupe de pointes, il faut mettre un repère bien visible, clairement identifié par une étiquette numérotée ou une plaque gravée. Les relevés concernant l'installation doivent comporter des instructions détaillées quant à la manière de retrouver le point de repère et les groupes de pointes à partir du repère. L'intérêt de ces mesures simples réside dans leur caractère itératif et disparaît si l'on perd de vue l'emplacement des pointes dès que le premier enquêteur change d'emploi. Chaque fois que l'on fait un relevé des pointes d'érosion, il faut contrôler la hauteur à laquelle se trouve la tête de chaque pointe en faisant courir une série de niveaux à partir du point de repère. On vérifiera ainsi si les pointes se sont déplacées par suite d'un soulèvement dû au gel ou de piétinements.

3.2.3 Autres indicateurs de l'érosion

Indépendamment de la mesure des vitesses actuelles de perte de sol, il est parfois possible de reconstituer l'histoire récente d'une région du point de vue de lérosion d'après les éléments tronqués des profils de sol, la hauteur de pédicules résiduels ou la mise à nu des racines des arbres. Il faut faire très attention quand on utilise ces méthodes; les sols locaux non remaniés ainsi que les racines des arbres doivent être examinés en détail. Quand on utilise des mesures de profils de sol tronqués, il faut notamment étudier les variations spatiales normales de l'épaisseur du profil en fonction du gradient des versants et de quelques autres facteurs. Hagget (18) a mesuré au Brésil, l'épaisseur combinée des horizons A et B d'un sol sur les sections moyennes de versants qui avaient été plantés de caféiers. En les comparant avec des mesures similaires effectuées dans une forêt voisine non perturbée, il a pu démontrer que 20 centimètres (± 5 centimètres) de sol avaient été enlevés des versants cultivés depuis 1850. Une comparaison des textures de ces deux séries de profils a confirmé cette conclusion.

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Figure 8.

Mesure de l'érosion et de l'accumulation des sédiments en des endroits marqués par des pointes d'érosion:
a) installation
b) nouvelle mesure.

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Figure 9.

a) Mesure d'une érosion en nappe récente entre les restes de végétation de l'ancienne surface du sol;
b) mesure de l'érosion autour des racines des arbres.

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Figure 10.

Profondeurs d'érosion mesurées d'après les racines d'arbres mises à nu. Chaque point représente une
moyenne de 5-10 arbres répartis sur une petite superficie.

Si, en particulier, le sol s'est érodé rapidement à la suite de la destruction du couvert végétal, il peut subsister des vestiges de l'ancienne surface, comme on le voit à la figure 9a. Une règle, un cadre, un ruban tendu en travers de l'ancienne surface peuvent servir de référence pour mesurer la profondeur moyenne de l'érosion. Divers autres indices, tels que la distance moyenne entre les éléments résiduels ou la largeur moyenne de ces vestiges le long d'une transversale peuvent également fournir des indications faisant ressortir les modifications intervenues entre les relevés successifs de la même zone. La figure 9b indique comment mesurer la mise à nu des racines d'arbres. Avant de procéder à ces mesures, l'enquêteur doit examiner les racines d'arbres de même espèce dans le voisinage. Certains arbres, même sur des sites non perturbés, poussent avec une partie de leurs racines au-dessus de la surface du sol. Il faut aussi étudier sur des sites non perturbés la profondeur moyenne de l'empattement du tronc au-dessous du sol; la figure 9b ne montre qu'une profondeur minimale d'érosion pour une espèce d'arbre dont les racines se trouvent entièrement contenues dans le sol sur les sites non perturbés. Lamarche (29) a étudié en détail la question de la méthodologie et des limitations relatives à l'emploi des racines d'arbres mises à nu pour mesurer l'érosion. Les mesures des racines exposées en divers sites fournissent des données comme celles de la figure 10 et permettent à l'enquêteur d'établir une relation entre les vitesses d'érosion et leurs variables régulatrices.

On peut aussi parfois obtenir une date minimale concernant la durée de l'érosion accélérée en se basant sur l'âge de l'arbre qui, sous certains climats, peut se calculer en comptent le nombre d'anneaux de croissance annuels sur des souches récemment coupées ou sur des carottes prélevées sur l'arbre vivant en utilisant une tarière de Pressler (que l'on peut se procurer auprès de toutes les grandes maisons fournissant du matériel technique). Dans nombre de régions tropicales cependant, les anneaux de croissance annuels ne se forment pas et il faut calculer l'âge des arbres en recourant à d'autres méthodes par exemple en mesurant leur diamètre. On peut trouver la relation entre le diamètre et l'âge de l'arbre en mesurant les augmentations annuelles de diamètre sur un arbre-témoin. On peut également dater les pédicules résiduels d'après l'âge des buissons pérennes qui y poussent, mais les techniques permettant de calculer l'âge des buissons ne sont pas aussi perfectionnées que celle dont on se sert pour les arbres. Si l'arbre a été abattu, on peut parfois déterminer l'âge de la surface d'après des photos aériennes fournissant des données sur la destruction du boisement, d'après des registres locaux ou la tradition orale. La décomposition du bois ou la nature du charbon si la souche a été brûlée permettent de procéder à des estimations approximatives. Toutes ces estimations sont influencées par des variables telles que le climat et la nature du bois (c'est-à-dire les essences). Pour faire de telles estimations, rien ne peut donc remplacer l'expérience acquise sur place.

3.2.4 Méthode de classification

Dans le cadre de certaines études, on ne dispose pas toujours du temps ou de la main-d'oeuvre voulus pour effectuer des mesures détaillées des profondeurs d'érosion. On évalue alors l'intensité de l'érosion par examen de vastes superficies, et on la cartographie sur photographies aériennes. Cette technique suppose généralement l'établissement de trois ou quatre catégories d'intensité d'érosion, On classe ensuite des superficies de 10 à 200 acres selon les cas ou bien les versants dans une de ces catégories (note: 1 acre = 0,404 hectare). Les classes d'érosion doivent être bien définies et soigneusement décrites. La documentation photographique concernant des emplacements types donnera à d'autres enquêteurs, agronomes et planificateurs une idée claire des conditions d'érosion représentées par chaque catégorie. La classification peut varier avec la forme que prend l'érosion dans une région donnée, mais il est utile que tous les spécialistes étudiant l'érosion dans une région se mettent d'accord entre eux. Voici à titre d'exemple la classification adoptée par le Service de conservation des sols des Etats-Unis (48) Pour classer l'érosion hydraulique:

Classe 1: Jusqu'à 25 pour cent de l'horizon A original, ou de la couche labourée originale, dans des sols dotés d'horizons A minces, enlevés sur la majeure partie de la superficie.

Classe 2: De 25 à 75 pour cent de l'horizon A original ou du sol de surface enlevés sur la majeure partie de la superficie.

Classe 3: Plus de 75 pour cent de l'horizon A original ou du sol de surface et généralement tout ou partie de l'horizon B et d'autres couches sous-jacentes, perdus sur la majeure partie de la superficie,

Classe 4: Terre profondément érodée, au point de présenter un réseau compliqué de ravines moyennement profondes ou profondes. Les profils de sol ont été détruits, sauf en de petites surfaces entre les ravines.

Étant donné la relation qui existe entre la densité du couvert végétal et la vitesse d'érosion, on peut parfois se servir de la végétation comme indicateur de l'érosion, si tous les autres facteurs importants sont relativement constants. Ainsi, le pourcentage de sol nu, la densité du feuillage ou la densité du couvert du sol sont autant d'éléments qui ont été utilisés comme indices. Ils ne tiennent pas compte bien sùr du fait que, pour une densité donnée du couvert, l'érosion sera plus rapide sur des pentes plus raides et sur des sols plus érodables, m'ais ils sont faciles à mesurer de façon répétée et sont généralement inclus dans tout inventaire de l'état des terrains de parcours. En dépit du caractère assez rudimentaire de cette technique, l'emploi des indicateurs d'érosion permet d'évaluer quantitativement les facteurs géologiques, écologiques, topographiques, climatiques ainsi que ceux liés à l'utilisation des terres, qui retardent ou accélèrent l'érosion. La mesure de ces facteurs régulateurs sur chacune des stations pour lesquelles les conditions d'érosion ont été classées permet à l'enquêteur d'étudier le lien qui existe entre les divers degrés d'érosion et les valeurs des variables régulatrices, en se servant des techniques statistiques appropriées pour les variables ordinaires et les variables à échelle nominale (20, 26). (Voir également la communication de Stevens, volume 2, chapitre II de ce guide).

3.3 Formation de rigoles et de ravines

Si des ravines importantes se sont formées ou se forment rapidement dans une région donnée, on peut mesurer leur évolution sur des séries de photographies aériennes (3, 44). Souvent, on peut aussi dater le début du ravinement d'après les photographies aériennes. Nombre de réseaux de ravines peuvent cependant engendrer de gros volumes de sédiments simplement par de petits élargissements de leurs bords d'arrachement ou par un léger retrait de leurs parois latérales. Il est impossible de mesurer ces phénomènes sur des photographies aériennes. Même les cartes établies à la planchette ou au pas et à la boussole ne sont généralement pas suffisamment précises pour le faire. Les modifications des ravines et des éléments plus petits comme les rigoles, doivent être mesurées par des levés répétés en des sections marquées de repères et le long du profil de la ravine. Pour cela, des jalons métalliques enfoncés à 20 centimètres de profondeur dans le sol constituent des points de repère satisfaisants. On peut de la sorte mesurer l'élargissement, l'approfondissement et le déplacement des bords d'arrachement. La figure lla donne un exemple des résultats que donnent ces levés périodiques. Il faut installer plusieurs sections transversales de ce type le long de la ravine. Pour obtenir le volume net de l'érosion ou des dépôts, on multiplie le changement moyen net en deux sections adjacentes par la distance entre les sections.

En ce qui concerne la surveillance détaillée du comportement des bords d'arrachement verticaux, un dispositif de jalons, comme celui qui est représenté sur la figure 11b, permet d'effectuer des mesures répétées à la chaîne d'arpenteur. De cette manière, on peut mesurer facilement un retrait moyen de quelques centimètres par an. Le volume de sédiments mis en mouvement par les rigoles peut se mesurer soit le long de lignes de pointes d'érosion, soit en prenant périodiquement les niveaux entre les points de repère (voir figure 12).

3.4 Modifications du lit des cours d'eau

On peut observer certaines modifications du lit des cours d'eau d'après des séries de photographies aériennes. La disparition de la végétation ripicole, l'affouillement des berges ou encore des mesures directes de la largeur et de la sinuosité constituent des indices quantitatifs de perte nette par érosion si celle-ci est importante. Au sol, la cartographie périodique des lits des cours d'eau sur des mosaïques photoaériennes, ou la cartographie à la planchette, à la chaîne d'arpenteur ou au pas et à la boussole, signalent le cas échéant d'importants accroissements de la largeur, de la sinuosité du lit ou de ses déplacements. Toutefois un mouvement latéral et la présence de berges affouillées et abruptes n'impliquent pas nécessairement une perte nette de sédiments pour le fond de la vallée. En procédant à des mesures répétées des sections transversales jalonnées le long d'un petit cours d'eau, Leopold et ses collaborateurs (33) ont pu démontrer que les sédiments érodés de la berge sapée s'équilibraient approximativement avec le volume des sédiments déposés sur la berge opposée, cependant que le lit se déplaçait latéralement (voir figure 13). Les matériaux déposés provenaient du bassin hydrographique ou du fond de la vallée en amont, le volume net de l'érosion ou production de sédiments à l'intérieur de la zone tudi e était à peu près nul. Pourtant, si la berge qui est sapée est plus haute que celle qui reçoit les alluvions, il se produit une perte nette de sédiments dans le tronçon considéré. Le meilleur moyen d'évaluer cette érosion consiste à établir sur un cours d'eau plusieurs sections transversales jalonnées et à multiplier la perte moyenne nette de sédiments de sections adjacentes par la distance entre les sections. Si le recul des berges est très rapide ou fortement variable, on peut le surveiller en mesurant périodiquement la distance qui sépare la berge d'un alignement de jalons situé nettement en retrait du cours d'eau. Grey (14) a fait une description détaillée des méthodes qui permettent de mesurer l'érosion des berges pendant les crues dues à la fonte des neiges.

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Figure 11. Mesure des modifications des ravines:
(a) par levé sur une section transversale jalonnée;
(b) par mesure des distances qui séparent un certain nombre de points de repère.

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Figure 12. Mesure des rigoles par levé de la courbe de niveau entre deux points de repère.

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Figure 13. Mesures périodiques de la section transversale du lit d'un cours d'eau montrant l'érosion des berges et le déplacement du lit sans perte nette de sédiments. Source: Leopold et ses collaborateurs (1964)

3.5 Mouvements de masse

3.5.1 Types de mouvements de masse

Il est difficile de mesurer les vitesses et les tendances de l'érosion d'après les mouvements de masse car ces phénomènes sont ou très lents ou catastrophiques. On peut s'y intéresser du point de vue de leur importance en tant que producteurs de sédiments ou en tant qu'agents de destruction des terres et menace pour l'avenir. Le premier aspect est particulièrement difficile à Étudier, le second est plus accessible. On peut classer les mouvements de masse de diverses manières (voir 50) mais, s'agissant des techniques de mesure, je distinguerais les solifluxions, les glissements de terrain, les coulées de terre et les torrents de boue.

3.5.2 La solifluxion

La solifluxion désigne la descente du sol et de la roche altérée due à une déformation lente de la couche sous-jacente au bas de la pente, ainsi qu'à de petits mouvements descendants qui se produisent quand le sol est perturbé par le gel, par alternance d'humidité et de sécheresse ou encore par la faune terricole. Il s'agit généralement d'un phénomène imperceptible sauf si l'on procède à des mesures soigneuses et précises étalées sur quelques années.

La méthode la plus couramment utilisée et la plus précise pour mesurer la solifluxion consiste à employer une fosse de Young (Young 54), modifiée par Emmett et Leopold (8). on creuse une fosse jusqu'à la profondeur intéressée pour la solifluxion et l'on enfonce un repère (piquet de fer) dans le sous-sol, (voir la figure 14). On installe deux autres repères, alignés sur celui qui se trouve dans la fosse, et on creuse une rainure étroite au sommet de chaque repère. On centre un théodolite sur l'un des repères pour établir une ligne de mire qui suit approximativement la courbe de niveau en passant par les rainures creusées sur les deux autres repères et la paroi de la fosse (figure 14b). On pratique alors une fine incision verticale dans la paroi de la fosse dans l'axe de la ligne de mire. On y insère une bande métallique souple. Cette bande consiste en un certain nombre de plaques d'aluminium de 2,5 cm x 5 cm, maintenues par du ruban adhésif (ruban cache ou ruban isolant), comme on peut le voir à la figure 14c. Le ruban se décompose et finit par disparaître et les plaques peuvent se déplacer indépendamment les unes des autres. Lorsqu'on installe la bande métallique dans l'incision, on tient une règle millimétrique à l'angle supérieur et inférieur de chaque plaque. Toute déviation de chacune des plaques par rapport à la ligne de mire peut ensuite être observée à travers le théodolite. La position initiale de chaque plaque est ainsi établie de manière précise. On comble soigneusement la fosse et l'on mesure avec précision son emplacement par rapport à un repère de surf ce.

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Figure 14.

Utilisation d'une "fosse de Young" pour mesurer, la solifluxion:
(a) et (b) Disposition de la fasse et des repères;
(c) bande métallique souple qui sera insérée dans l'incision pratiquée dans la paroi de la fosse;
(d) résultats caractéristiques, montrant la position de la bande au moment de son installation et après exhumation.

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Figure 15. Relation entre la superficie et le volume de glis sements de terrain en Nouvelle-Guinée, Source: Simonett (1967).

Lors du levé suivant, il faut retrouver l'emplacement de la fosse et creuser lentement avec une truelle, pour ne pas déranger les plaques. On installe de nouveau la ligne de mire, avec un théodolite monté sur un repère, et on mesure les déviations horizontales par rapport à la ligne de mire à l'aide d'une échelle millimétrique placée sur les angles supérieurs et inférieurs de chaque plaque métallique. Les mesures peuvent se poursuivre en remplissant à nouveau soigneusement la fosse. Des mesures répétées de chaque plaque établissent sa vitesse moyenne. En multipliant cette valeur par l'augmentation de profondeur représentée par le plaque et par la largeur de la pente de la colline, on obtient une estimation du taux de production de sédiments en mètres cubes de sol par an. Rudberg (43) a expérimenté une méthode plus simple mais moins précise pour mesurer le fluage, méthode qui a son utilité en présence de fortes vitesses de fluage.

Pour des sols très épais soumis à un fluage rapide, Kojan (24) a utilisé avec succès de longs tubes souples enfoncés à plusieurs mètres de profondeur dans le sol. On continue de mesurer périodiquement la déformation de ces tubes au moyen d'un inclinomètre que l'on fait descendre à diverses profondeurs à l'intérieur des tubes.

3.5.3. Mouvements à grande échelle

Les mouvements de masse à grande échelle plus rapides, englobent les glissements de terrain, les avalanches de débris, les coulées de terre et les torrents de boue. Ces phénomènes peuvent généralement être cartographiés sur photographies aériennes, en utilisant soit les cicatrices elles-mêmes, c'està-dire la forme des dép8ts résultant des glissements de terrain, soit les perturbations de la végétation (25, 52). L'enquêteur se borne parfois à dénombrer les glissements par unités de superficie associées à diverses caractéristiques géologiques, topographiques ou culturelles. Tubbs (47) a par exemple cartographié des glissements de terrain à Seattle et les a localisés var rapport à la stratigraphie quaternaire sous-jacente. Il a ensuite été en mesure d'identifier les zones à fort risque de glissements de terrains dans tout le périmètre urbain en se servant de cartes topographiques et géologiques.

On veut aussi mesurer aisément l'étendue des glissements de terrain d'après des photographies aériennes, ce qui donne un tableau plus concret de l'étendue du processus et des dislocations qui en résultent. En superposant un quadrillage à des photographies aériennes et en procédant par comptage ponctuel, Corbett et Rice (7) ont évalué la superficie perturbée par des glissements de terrain de faible épaisseur sur une gamme de gradients de versants sous deux types de couvert végétal (voir tableau 2). Des programmes d'échantillonnage similaires entrepris dans d'autres conditions pourraient fournir des informations précieuses pour la mise au point de pratiques d'aménagement des terres propres à réduire l'érosion. Moyennant un nombre relativement restreint de mesures sur le terrain (à l'aide d'un niveau à main et d'un ruban, ou par estimation visuelle) on peut mesurer le volume d'un échantillon d'éboulements et établir une relation entre le volume et la superficie de ruptures données (voir figure 15). On fait parfois établir une telle courbe pour chaque région physiographique, selon la profondeur moyenne et la forme des glissements e terra n. Cette tec nique permet d estimer le volume de sédiment libéré par les glissements de terrain si la photogrammétrie comprend des mesures du nombre de glissements de terrain qui ont atteint le lit d'un cours d'eau, ou la proportion de débris résultant de glissements qui a été emportée par le cours d'eau. On peut également cartographier sur photographies aériennes ou à la planchette le volume des dépôts laissés par des coulées. Tableau 2. Relation entre l'étendue de glissements de terrain peu profonds, le gradient des pentes et le couvert végétal dans la Californie du sud, Source: Corbett et Rice (7).

Classe de la pente (pour cent)

Nombre de glissements par acre 1/

Pourcentage de la superficie intéressée par les glissements

Sous broussailles

Sous prairie

Sous broussailles

Sous prairie

< 40 0 0

0

0
40-54 0 0,15

0

0,3
55-69 0,25 2,02

1,0

8,0
>70 0,88 4,09

3,2

13,3
 

1/ 1 acre = 0,40 hectare.

On a parfois besoin de dater les ruptures anciennes pour avoir une vue à long terme de leur contribution à l'érosion du bassin versant ou de la fréquence et de la dimension des glissements de terrain avant de modifier le système d'utilisation des terres. Le résultat des diverses techniques de datation est plus ou moins bon selon la méthode utilisée, la dimension et le caractère des glissements, leur âge et les modifications qui ont pu éventuellement se produire depuis la rupture. Dans certains cas il est facile de dater les glissements, dans d'autres cela n'est pas possible. L'outil de datation le plus précis réside certainement dans les récits historiques de glissements déterminés (1), ou de glissements nombreux qui peuvent être datés et localisés d'après les journaux. Tubbs (47) a utilisé un dossier constitué de journaux portant sur une période de trente ans pour cartographier et dater plusieurs centaines de glissements de terrain à Seattle. Les registres d'entretien des routes et voies ferrées dans les régions sujettes aux glissements de terrain contiennent souvent des données utiles sur la fréquence et l'importance des ruptures de versants.

Les séries de photographies aériennes peuvent aussi nous renseigner sur les périodes d'activité des glissements de terrain, encore que la frécuence limitée des prospections aériennes limite l'utilité de cette méthode. Certains glissements de terrain peuvent être datés d'après leur végétation. L'âge des arbres sur la cicatrice indique l'âge minimum du glissement. Aux alentours de certains dépôts consécutifs à des glissements de terrain, les troncs des arbres peuvent avoir été écorchés par la chute des blocs. Le nombre d'anneaux de croissance qui se sont formés postérieurement à la cicatrice constitue un autre indice de l'âge de la rupture. Si les débris tombés contiennent de la matière organique disposée de manière appropriée, on peut les dater par la méthode du carbone radioactif mentionnée plus haut (22).

Dans certains cas, il est nécessaire de surveiller de grandes ruptures ou sites de rupture potentielle pour assurer une alerte rapide en cas de déclenchement ou d'accélération du phénomène. On peut contrôler périodiquement, par une étude au théodolite, (41, 51) des lignes de jalons installées en travers d'une coulée de terre ou de tout autre mouvement de masse lent.

3.6 Érosion éolienne

L'enlèvement du sol par l'érosion éolienne n'a pas encore été mesuré en beaucoup d'endroits et l'expérience acquise est assez mince. L'érosion éolienne se mesure en général périodiquement sur des Jalons ou s'évalue dans le cadre d'une étude qualitative (U.S. Soil Conservation Service, 48), semblable à celle que l'on fait pour l'érosion en nappe. Ce genre d'étude comporte également un classement du degré de dégâts occasionnés par l'accumulation des matériaux déplacés par le vent.

4. RESUME

La mesure de l'érosion par différents procédés et à des échelles diverses est relativement simple à effectuer. Comparé aux avantages que l'on peut tirer d'une meilleure connaissance quantitative des relations qui existent entre la perte de sol et les facteurs qui régissent ce phénomène, le coût d'un programme de mesure est relativement modeste. La valeur de ces mesures dépend de leur durée ainsi que du soin apporté à les préparer. Il faut longuement réfléchir à l'emplacement des stations de mesure et veiller également à ce que les mesures soient répétées et les enregistrements mis en lieu sûr pour pouvoir être utilisés dans les futurs exercices de planification.

5. REMERCIEMENTS

Certaines des données utilisées pour illustrer la présente communication ont été réunies à l'époque où l'auteur travaillait auprès du Département de géographie de l'Université de Nairobi et du Département de géographie de McGill University. Pour réaliser ce travail, il a bénéficié de l'appui du Programme McGill-Rockefeller.

Plusieurs personnes lui ont prêté leur concours soit en lui communiquant des mesures effectuées sur le terrain et des avis, soit en autorisant à utiliser des données inédites. Ce sont notamment MM. W.W. Emmet, du U.S. Geological Survey; L.B. Leopold, de l'Université de Californie 1 Berkeley; D.R.L. Prabahker, du Département de l'hydraulique de Nairobi; et D. Western, de l'Université de Nairobi.

6. OUVRAGES, REFERENCES ET BIBLIOGRAPHIE COMPLEMENTAIRE

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