Estimation des pertes en sols par érosion hydrique à travers les trames bleues du bassin versant de Niaoulé (Sénégal Oriental) dans un contexte de variabilité pluviométrique

Introduction

L’érosion constitue un phénomène marqué par le détachement, le transport et le dépôt d’agrégats, observable au niveau des couches superficielles des roches. Toutefois, ces processus naturels peuvent s’accélérer sous l’action combinée de conditions climatiques particulières et d’activités anthropiques (Duchemin et al., 2001). Elle est considérée comme le principal facteur de dégradation des sols à l’échelle planétaire (FAO & ITPS, 2015). Le Sénégal est l’un des pays ouest-africains faisant face aux nombreux défis liés aux impacts de l’érosion hydrique. Avec une surface totale de 196720 km², le pays ne compte que 19 % de terres arables, soit 3,8 millions d’hectares. Or, 2 442 000 hectares de ces terres sont dans un état de dégradation (CSE, 2017).

Au Sénégal oriental et autour de la zone de Niaoulé, les processus de dégradation des sols se manifestent sous deux formes : érosion en nappe et érosion linéaire par ravinements. La première forme, provoquée par l’impact des gouttes de pluie sur un sol peu couvert, s’observe sur l’ensemble des zones plates. Elle se caractérise par la mobilisation des particules fines vers des espaces à pentes douces, laissant sur place les éléments grossiers. Cette forme d’érosion crée aussi un compactage ou un décapage des sols, notamment au niveau des parcelles agricoles. La seconde forme, liée à la concentration des eaux de ruissellement, se manifeste selon l’énergie de ce processus. Le ruissellement provoque dans un premier temps la formation de filets ou rigoles qui sont très fréquents et visibles dans les champs de cultures. Dans un second temps, sous l’effet de la vitesse du ruissellement, le stade des filets et rigoles évolue et aboutit à la formation de ravins en formant ainsi de « badlands ». Par le creusement des ravins, l’érosion hydrique engendre également coupures de routes et destruction d’infrastructures, etc. dans le bassin versant de Niaoulé. Ce dernier est un affluent de la rive droite du fleuve Gambie. Il est limité à l’Ouest par ce même fleuve et ceinturé par les bassins versant de Sandougou et de Niériko, les deux affluents les plus importants du fleuve Gambie. Le Niaoulé s’étend sur plusieurs communes dont celle de Missirah qui occupe sa partie aval à 30 km au Sud-ouest de Tambacounda dans le Sénégal oriental.

Le domaine d’étude se situe à l’aval du Niaoulé, un petit affluent de la rive droite du fleuve Gambie. Il couvre une superficie de 668.651 km² et un périmètre de 161.392 km englobant 44 villages appartenant essentiellement à la commune de Missirah. Le bassin versant appartient au plateau gréseux du continental terminal ou formation du Saloum. Son relief très varié se caractérise par de grandes buttes et des marigots. Trois groupes de sols sont identifiés sur le Niaoulé : les sols sur matériaux gravillonnaires, les sols ferrugineux tropicaux et les sols minéraux bruts (Sow, 2014). Le Niaoulé est localisable entre les isohyètes 700 et 500 mm (AND 2015) qui varient dans le temps et l’espace. La formation végétale, dépendante de l’abondance des pluies, de la nature des sols et du peuplement, se caractérise par une savane boisée à arborée, d’une savane arbustive avec quelques portions de forêt claire. Ces caractères ont un lien étroit avec les processus de l’érosion hydrique. Surtout quand nous savons que sa forme allongée, définie par le coefficient de compacité de Gravelius (Kc) qui est de 1,747, est très au ruissellement des eaux. Même si l’indice de pente (IP) estimé à 1,852 reflète une pente globalement faible qui intervient sur l’importance et la vitesse du ruissellement.

Figure 1. Localisation du bassin versant du Niaoulé

Du point de vue humain, le sous-bassin versant du Niaoulé, situé dans le département de Tambacounda, particulièrement dans la commune de Missirah, englobe 49 villages constitués de 1 784 concessions et 2 211 ménages. La population estimée à 23 729 habitants en 2015 est constituée de 12 040 femmes et 11 695 hommes avec une densité de 35,5 habitants au km² (AND, 2015). Cette densité est beaucoup plus importante que celle de la région de Tambacounda qui n’est que de 17 hbts au km² en 2015. L’agriculture apparaît ainsi comme la première activité économique dans le milieu. Elle est pratiquée par une majorité de la population, toutes ethnies confondues. Il s’agit essentiellement d’un système d’agriculture extensif sous pluie. Les principales cultures consacrées par ordre de priorité sont : le maïs, l’arachide, le mil, le sorgho, le riz, le haricot. En plus de ces spéculations, les agriculteurs et agricultrices pratiquent la culture du coton, le manioc, le fonio, l’oseille. Ces cultures sont pratiquées à la fois par les hommes, les femmes et les jeunes. L’expansion spatiale de l’agriculture est parfois liée au défrichement et à l’exploitation forestière (Cissé, 2022).

Cette contribution a pour objectif de faire une quantification de l’érosion hydrique (ravinement et pertes en terres) dans un contexte de changement climatique marqué par une forte variabilité pluviométrique. Pour atteindre cet objectif, une démarche et un protocole méthodologique ont été adoptés.

Méthodologie

L’approche méthodologique s’articule autour d’une caractérisation de la pluviométrie, des mesures et suivi in situ de l’évolution du ravinement pour quantifier l’érosion sur les axes hydrauliques (ravins) et d’une mise en pratique de l’équation universelle des pertes de terres à l’échelle du bassin versant.

Caractérisation de la variabilité pluviométrique dans le bassin versant

Les données pluviométriques utilisées sont issues de deux différentes sources : il y a des données de l’ANACIM et d’autres ont été téléchargées sur une base de données open source disponible sur le site https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/. La série s’échelonne sur une durée de 63 ans (1958-2021) et ne souffre d’aucune lacune. Les tests de Pettit et les indices de Lamb ont servi pour analyser les caractéristiques de la pluviométrie au sein du bassin versant.

Le test de Pettit

Le test de Pettitt (1979) est un test non paramétrique de détection d’une rupture. L’existence de modifications brutales de certains paramètres statistiques des séries chronologiques, en particulier de leur moyenne, est une cause possible de la rupture de l’homogénéité de ces séries. La variable à tester est le maximum en valeur absolue de la variable de Pettitt (Ut, N). La probabilité de dépassement approximative d’une valeur k définie permet d’apprécier l’importance de la rupture. La statistique de test Z est calculée de la façon suivante :

Avec :

On peut noter que le test fournit également une estimation de la position de la rupture en utilisant l’indice k correspondant au maximum |U(k)|. L’absence de rupture dans la série de taille N constitue l’hypothèse nulle. Si l’hypothèse nulle est rejetée, une estimation de l’année de rupture est donnée par l’instant t définissant le maximum en valeur absolue de la variable Ut, N.

L’indice de pluviométrie normalisé de LAMB

L’indice de pluviométrie normalisé de LAMB a été utilisé pour détecter la persistance des années sèches et humides (l’écart à la moyenne normalisé par l’écart type) qui s’exprime par la formule suivante :

Avec :

IPS = Indice de Pluviométrie Standardisé

 = pluviométrie annuelle pour une station pendant une année i;

 = Moyenne annuelle de la pluviométrie à la station pendant la période d’étude

 = Ecart-type de la pluviométrie de cette période.

Sur le terrain, un suivi du ravinement a été effectué.

Les mesures in situ : suivi de l’évolution des ravins

Les mesures du ravinement ont ciblé cinq ravins dont deux ravins en amont et trois ravins en aval du bassin versant de Niaoulé. La technique de mesure adoptée consiste à suivre la dynamique à travers la méthode des piquets. La méthode des piquets repose sur l’installation de stations de mires sur les ravins afin de relever des données quantifiables sur des dimensions de ravins telles que : la longueur (L), la largeur (l), la profondeur (P) et la distance piquets-berges (Li). Le protocole nécessite d’utiliser des bars de fer à béton de 50 cm de longueur, d’un décamètre et d’un outil de fixation (marteau, bloc de pierre etc.). Il consiste ainsi à enfoncer verticalement les bars de fer de 50 cm sur une profondeur de 40 cm dans le sol et laissant 10 cm au-dessus pour obtenir des informations sur les variations topographiques de l’axe hydraulique. Ces piquets sont plantés à la tête et sur les flancs des ravins à une distance fixe de 50 cm par rapport à la berge et dans le thalweg. Ce dispositif des piquets permet de repérer les variations du niveau des sols dues aux décapages par les eaux érosives. Le bilan sédimentaire des deux mesures (mai et novembre) a abouti à la quantification de l’ablation des berges (Cissé, 2022). Les volumes de sols évidés ou déposés (cubage) sont obtenus à partir de la formule volumétrique suivante :

V=L*l*P

Avec :

V : volume;

l : largeur;

P : profondeur

 Modélisation des pertes en terres par l’équation USLE

Le modèle USLE est une équation multiplicative de plusieurs équations fondée sur les paramètres climatiques, topographiques, pédologiques et des occupations et pratiques des terres (Wischmeier et Smith, 1978). Ce modèle de Wischmeier et Smith (1978) permet de calculer les pertes annuelles en sol (A) par l’érosion hydrique. Il est défini par :

A=R*K*LS*C*P

Avec :

A : les pertes annuelles en sol (en t/ha.an);

R : l’érosivité des pluies (MJ.mm/ha.h.an);

K : l’érodibilité des sols (t. ha.h/ha.MJ.mm);

LS : l’inclinaison et la longueur de la pente (adimensionnel);

C : l’occupation du sol (adimensionnel);

P : les pratiques culturales ou antiérosives (adimensionnel).

Les données utilisées pour résoudre l’équation sont de différentes sources et sont traitées et analysées différemment. Il s’agit des données pluviométriques issues de l’ANACIM, des données pédologiques issues de la base des données de sols (SOTER) du site de la FAO (data.isric.org, s. d.), des données topographiques issues des images SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) et des images Landsat de mai 2020 téléchargées via le site de l’USGS (EarthExplorer, s. d.) pour voir l’évolution de l’occupation des sols dans le bassin versant du Niaoulé sur une période de 30 ans. Le traitement de ces données est effectué par un choix et un calcul de l’équation correspondant aux différents paramètres de l’équation.

Détermination du facteur R (érosivité des pluies)

L’érosivité des pluies exprime la capacité de la pluviométrie à éroder les sols. Par son intensité et son énergie cinétique, la pluie est l’un des principaux facteurs qui détermine les pertes en sol. Cependant, en l’absence de données sur l’intensité et l’énergie cinétique des pluies, des chercheurs comme (Roose, 1977) indiquent l’utilisation des hauteurs de pluies. À cet effet, ont été collectées les données pluviométriques de 2011 à 2020 de la station météorologique de Tambacounda. Au vu des données disponibles (hauteur de pluies mensuelles et annuelles), l’indice d’érosivité des pluies est déduit à partir de l’équation d’érosivité des pluies de (Roose, 1977), ainsi définie :

Ran=Han*0,50 + 0,05

Où :

Ran = l’érosivité annuelle moyenne;

Han = hauteur annuelle moyenne des pluies;

0,50 = valeur du facteur a en plain;

0,05 = constant positif

Détermination du facteur K (l’érodibilité des sols)

L’érodibilité des sols (K) est une fonction multiplicative des propriétés physico-chimiques des sols, à savoir la texture, la structure, la perméabilité et la teneur en matière organique. En l’absence de ces données, l’estimation de l’érodibilité des types de sols dans le sous bassin versant du Niaoulé est faite avec les bases de données SOTER et WISE. Cette base de données en ligne fournit une grande partie des valeurs des différents paramètres des sols du Sénégal et de la Gambie. Avec ces données, les indices d’érodibilité des sols sont déduits sur la base du tableau de correspondance de (Stone et Hilborn, 2000). L’intégration de ces indices sous un Système d’Information Géographique (SIG) aboutit à l’élaboration d’une carte thématique de l’érodibilité des sols de la zone d’étude.

Détermination du facteur topographique (LS)

L’érosion hydrique varie en fonction de la longueur et de l’inclinaison de la pente qui déterminent le facteur topographique (LS). L’indice topographique détermine l’influence de la pente dans les processus de l’érosion hydrique. Il s’exprime ainsi à travers l’inclinaison et la longueur de la pente. Ces dernières conditionnent au fait la vitesse de ruissellement et le volume de particules transportés (Roose, 1977). L’équation de Moore & Burch, (1986) a été utilisée pour calculer le facteur topographique LS selon la formule :

LS=Power{(flow.acc*résolution)/22,1*0,4} *power{(sin(pente %) *0,0145/0,0896*1,4) *1,4}

La résolution de cette équation s’effectue sur la base du traitement d’une image SRTM sur le logiciel ArcGis 10.3 qui passe par l’élaboration d’un Modèle Numérique de Terrain (MNT) à partir duquel sont calculées la longueur et l’inclinaison des pentes. Le calcul de la longueur de la pente s’est fait par l’intermédiaire de l’accumulation des flux « Flow accumulation » dérivée du MNT. L’inclinaison des pentes est obtenue en calculant la pente maximale entre chaque cellule du MNT. La combinaison de ces deux variables formulées par l’équation de Moor et Burch (1986) a permis de déterminer l’indice topographie LS.

Détermination du facteur C (couverture végétale)

L’indice de la couverture végétale (C) est défini dans le modèle USLE comme étant le rapport entre les particules perdues au niveau des sols nus et celles perdues au niveau des sols couverts. Pour ce faire, il faut effectuer d’abord une typologie de l’occupation du sol de la zone d’étude. La réalisation de cette typologie nécessite une classification orientée-objet d’images satellites. L’analyse de l’occupation du sol dans un SIG, en rapport avec le tableau de correspondance de (Roose, 1977) a permis de déduire les valeurs de chaque classe. Ce qui permet ensuite de passer à la réalisation de la carte de l’indice d’occupation des sols (facteur C).

Déduction des valeurs de l’indice des pratiques culturales et antiérosives (P)

Wischmeier & Smith (1978) définissent l’indice des pratiques culturales et antiérosives comme étant le rapport entre les pertes en sol dû à une pratique de conservation et les pertes en sol associées à la culture dans le sens de la pente. L’observation directe sur le terrain des pratiques antiérosives et culturales en rapport avec le tableau de correspondance des pratiques conservatoires et culturales de (Roose, 1977) a permis d’attribuer une valeur à l’indice P. Il est estimé à 0,1 au niveau du bassin versant du Niaoulé.

Figure 2. Environnement SIG de l’USLE dans le bassin versant de Niaoulé

La méthodologie adoptée a produit les résultats suivants.

Résultats et discussions

Caractérisation de la variabilité pluviométrique dans le bassin versant

L’analyse de la variabilité de la pluviométrie au niveau de la station de Tambacounda entre 1958 et 2002 a été mise en évidence par les tests de Pettit et les indices de Lamb. Globalement sur la série, la tendance est positive, car la probabilité de déplacement de la valeur critique du test est de 7,33-02. Cependant, cela est non significatif au seuil défini : l’hypothèse nulle est acceptée au seuil de confiance de 95 % mais rejetée au seuil de 90 %. Par ailleurs, les tests statistiques situent la rupture sur la série en 1967. Pour la première période avant la rupture, la moyenne mobile est de 961,44 mm et pour la seconde période, elle est de 767,92. Cette tendance est révélatrice de la variabilité des précipitations au niveau de la station de Tambacounda.

Figure 3. Graphique du test inférentiel de Pettit

Les indices de Lamb permettent de mieux mettre en évidence cette variabilité pluviométrique.

Figure 4. Variation des indices d’anomalies standardisés de Lamb de la station de Tambacounda de 1958 à 2022

La figure précédente montre la variation interannuelle des précipitations de la station de Tambacounda entre 1958 et 2022. La courbe bleue présente les précipitations annuelles en indices d’anomalie pluviométrique standardisés, et met l’accent sur les variations interannuelles très fortes. Il constitue un indicateur des grandes fluctuations pluriannuelles de la pluviométrie dans le bassin versant de Ourossogui. Et la courbe rouge indique le lissage des moyennes mobiles à l’échelle de la série temporelle. L’analyse de la figure montre que la séquence 1958-1967 est marquée par une abondance de la pluviométrie au niveau de la station. Vers la fin des années1960 et le début des années 2000, on note une longue période de sécheresse dans la zone. Cependant, depuis le début des années 2000, on note un retour progressif vers la normale des précipitations avec une forte variabilité temporelle au sein du bassin versant. Un total de 37 années déficitaires a été identifié contre 27 excédentaires au sein de la série (Sow, 2017).

Ces résultats sont en concordance avec les travaux réalisés par de nombreux chercheurs sur les stations sahéliennes qui positionnent tous la rupture vers la fin de cette décennie. Ce retour à des conditions pluviométriques plus abondantes est le??? facteur moteur des phénomènes d’érosion observés dans la partie Sud du Sénégal.

Analyse de la dynamique du ravinement dans le bassin versant

L’ablation des sols au niveau des berges des ravins permet d’estimer l’ampleur de l’érosion hydrique. Le bilan de l’ablation des berges des ravins est obtenu par la différence entre la longueur moyenne entre piquets et berges des ravins (Li) obtenue lors des dernières mesures (mois de novembre) et la distance choisie pour planter les piquets (0,50 m) le jour des installations (mois de mai). Le tableau 1 ci-dessous présente les résultats des volumes de sols perdus ou déposés par ravin et de l’ablation des berges des ravins.

Tableau 1. Résultats des volumes de sols perdus ou déposés par ravin et de l’ablation des berges des ravins (Source : Auteurs, janvier 2022)

La saison pluvieuse 2020-2021 a entraîné une ablation des berges ravins variant entre -0,09 m à -0,20 m. Les valeurs d’érosion obtenues sur les ravins situés en amont du bassin versant sont plus faibles que celles des ravins en aval. En effet, respectivement -7 et -9 cm des ravins 1 et 2 situés dans la partie amont du bassin versant ont été décapés. Pour les ravins 3, 4 et 5 ciblés en aval du bassin, le bilan d’ablation des berges de la réserve sédimentaire s’estime respectivement de -16 cm, -13 cm et -20 cm.

En ce qui concerne les budgets sédimentaires évidés ou accumulés au niveau des têtes des ravins, ils sont également illustrés par le tableau 1. Ce qui ressort de l’analyse de ces résultats est que les deux ravins situés en amont du bassin s’érodent par un creusement de leurs têtes. En effet, la tête du ravin 1 a connu, après les événements pluvieux (2020-2021), un creusement de 30 cm, soit un volume érodé de 720 cm³. La ravine 2 a également connu la même dynamique : un creusement de 32 cm correspondant à un volume de sédiments évidés de 320 cm³. Par contre, les trois ravins situés en aval se caractérisent par une accumulation de sédiments. Mais une dynamique érosive s’observe au niveau de la tête du ravin 1 avec un creusement de 21 cm traduisant un volume de sédiments décapés de 7938 cm³. Les deux autres ravins du groupe se caractérisent par une dynamique de colmatage sur les têtes des ravins. Le ravin 2 s’est comblé de 23 cm avec un dépôt de 1311 cm³ de particules. Le ravin 3 s’est également colmaté de 40 cm avec un dépôt de 2520 cm³.

Illustration 1. Effet de l’érosion hydrique dans le bassin versant du Niaoulé

Au final, les résultats montrent qu’il y’a érosion sur la tête des ravins situées en amont du bassin, contrairement aux ravins situés en aval dont les têtes adoptent généralement une dynamique de remblaiement. En effet, les processus d’arrachement et de dépôts des sédiments du bassin versant s’expliquent également par le degré de cohésion et les fractions des faciès existants.

Résultats du modèle USLE : analyse et estimation des pertes totales de terres en tonnes par an dans le bassin versant de Niaoulé

Le facteur R : érosivité des pluies

Les résultats issus du traitement des données pluviométriques sont présentés sous le graphique ci-dessous. Il s’agit des indices de l’érosivité des pluies moyennes annuelles.

Figure 5. Carte de l’érosivité des pluies de 2011 à 2020

D’après ces résultats, l’indice d’érosivité des pluies annuelles de la décennie 2011-2020 varie entre 316,45 (2014) et 431,5 (2017) MJ.mm/ha.h.an (fig. 5) dans le bassin versant du Niaoulé. Sur les dix années (2011-2020), les valeurs d’érosivité des pluies se situent entre 396 et 440 MJ.mm/ha.h.an. L’étude du facteur pluie montre ainsi une importante variation de l’indice d’érosivité d’une année à une autre. Cette variation s’explique par la forte liaison entre les hauteurs de pluie et l’agressivité des pluies : plus les pluies sont importantes plus elles deviennent agressives sur les sols. Les années les plus pluvieuses enregistrent ainsi les indices d’érosivité les plus élevés.

Le facteur K érodibilité des sols

La texture des sols du bassin versant du Niaoulé ainsi que leur teneur en matière organique sont déduites des données extraites de la base de données SOTER et WISE. Le traitement de ces données a abouti à la détermination de la texture (Limon sablo-argileux, Sable limoneux) de chaque type de sol. Avec le pourcentage en dioxyde de carbone (CO), le taux de la teneur en matières organiques (MO) a été déduit pour chaque type de sols de la zone d’étude. Ces résultats nous ont permis de déduire l’indice d’érodibilité (K) des sols du bassin versant du Niaoulé. Avec la texture et la teneur en matière organique de chaque type de sols, ont été déterminées les valeurs de l’érodibilité des sols sur la base de la méthode de Stone et Hilborn (2000).

Les indices d’érodibilité (le facteur K) sont représentés à travers la figure 6 suivante.

Figure 6. Carte de l’érodibilité des sols du bassin versant de Niaoulé

Sur l’ensemble du bassin versant, 74 % des sols sont modérément sensibles à l’érosion avec des indices d’érodibilité K de 0,45 et les 26 % restantes présentent une érodibilité forte, avec des indices K de 0,11. Les premiers concernent les lithosols, les sols hydromorphes et les sols ferrugineux tropicaux. Les seconds concernent les sols peu évolués et les régosols.

Le facteur LS (indice topographique)

L’influence du facteur topographique dans le processus de l’érosion hydrique s’affirme à travers la longueur et l’inclinaison de pente. Ces indicateurs topographiques interviennent respectivement dans la croissance des pertes en sol (Roose, 1975) et la force érosive des eaux de ruissellement (Le Bissonnais et al., 2002).

Figure 7. Carte du facteur LS (indice topographique) dans le bassin versant de Niaoulé

Ces résultats indiquent que le bassin versant est à 97 % très faiblement influencé par le facteur topographique. Les indices 1 correspondent aux crêtes des buttes où la topographie influence les processus d’érosion hydrique. Globalement, seules les bordures des cours d’eau et les buttes (altitude élevée) représentent les sites à érosion linéaire dans le bassin versant du Niaoulé.

Le facteur C : indice de couverture végétale

Le facteur C démontre, à travers les types d’occupation du sol, la vulnérabilité du terrain face à l’érosion hydrique. En tenant compte de la classification de Wishmeier et Smith (1978) fondée sur le recouvrement de la végétation, le facteur C varie de 1 sur sol nu, 1/1000 sous forêt, 1/100 sous prairies et plante de couverture et de 1 à 9/10 sous cultures sarclées.

Figure 8. Carte du facteur C dans le bassin versant du Niaoulé

La figure 8 montre que trois types de couverture des sols sont identifiés dans le bassin versant du Niaoulé. Chacune de ces couvertures est affectée à une valeur selon sa vulnérabilité face à l’érosion hydrique en s’appuyant sur la méthodologie précédemment décrite. Environ, les sols nus et végétation couvrent 43 % chacune et les zones anthropisées 14 % du bassin versant.

Le facteur P : indice des pratiques antiérosives et culturales

Face à l’érosion hydrique, les agriculteurs ont tendance à utiliser des techniques pour atténuer son intensité. L’ensemble de ces techniques (l’alternance de cultures, la mise en place de terrasses, le labour en courbes de niveau, le buttage…) constituent le facteur P. La collecte d’informations relatives à ces pratiques par le biais d’enquête auprès des agriculteurs et des observations directes sur le terrain révèle une dominance de la culture suivant les courbes de niveau et une absence de pratiques antiérosives. De ce fait, nous avons attribué une valeur égale à 0,1 au facteur pratique antiérosif  sur de faibles pentes. La combinaison de l’ensemble de ces facteurs a abouti à l’estimation des pertes en sol dans le bassin versant du Niaoulé.

Estimation des pertes en terres en tonnes /hectares/an : le facteur A

Les pertes en sol (A) sont estimées à partir des différents facteurs du modèle mathématique après intégration dans un Système d’Information Géographique. Ce qui a permis de spatialiser les zones fortement affectées par l’érosion hydrique sous format linéaire dans le bassin versant du Niaoulé.

Figure 9. Le facteur A : pertes en terres en tonnes /hectares/an

Dans le bassin versant du Niaoulé, les pertes en sol varient entre 25 et 127 t/ha/an. À l’échelle des 5 classes identifiées, la morphodynamique hydrique s’accentue plus sur les pentes fortes comme les talus des vallées et des buttes avec des valeurs comprises entre 77-102 t/ha/an et 103-127 t/ha/an. Les classes faibles 0-25t/ha/an correspondent aux faibles pentes et zones de culture sur le long des cours d’eau et de leurs affluents et sur les zones plates. Pour confirmer nos résultats, nous avons passé à leur validation grâce à l’utilisation de la régression linéaire entre les Log des pixels correspondant aux classes de zones d’érosion sur l’image classifiée, et les moyennes des taux annuelles de pertes en terres par an obtenues sur la même image après avoir mis en œuvre l’équation des pertes en terres. Le tableau 2 et la figure 10 suivants montrent les résultats du test statistique ayant servi à la validation du modèle USLE.

Tableau 2. Validation du modèle USLE par la régression linéaire entre les Log des Pixels et les moyennes des A/t/ha/an (Source : Auteurs, janvier 2024)

Figure 10. Représentation graphique de la régression linéaire

L’analyse du tableau 3 montre que les sorties du modèle statistique confirment la robustesse des résultats de l’USLE avec une statistique F de 9,22 au seuil de significativité 0,05. La puissance du modèle des pertes en terre est aussi confirmée par un R2-ajusté égale à 0,67 et un R2-linéaire à 0,85. Ce qui signifie que les parties classées comme zones d’érosion sur l’image classifiée, et les moyennes des taux annuels de pertes en terres par an obtenues sur la même image après avoir mis en application l’équation des pertes en terres sont très symétriques et présentent une forte analogie.

Discussions

Le bassin versant du Niaoulé est sous l’influence de la morphodynamique hydrique, dont le ravinement et le ruissellement. À cet effet, nos résultats entrent en concordance avec de nombreux travaux ayant été réalisés sur cette problématique. Cette érosion est fortement conditionnée par l’abondance des pluies et la nature du sol. Pareillement aux constats de (Roose, 1987) sur l’érosion hydrique en Afrique de l’Ouest et Centrale, la pluie reste le facteur qui influence le plus l’érosion hydrique dans les bassins versants de par son agressivité. Ces résultats entrent aussi en concordance avec ceux de Roose et Lelong (1976) qui avaient réalisé une esquisse de l’agressivité des pluies avoisinant les isohyètes variant de 100 mm en zone sahélienne à 1000 mm en zone équatoriale. Il a ainsi mis en corrélation les hauteurs de pluies annuelles et les intensités qui forment l’équation de l’érosivité des pluies formulées par Wischmeier et Smith (1978). Les résultats du facteur K montrent une sensibilité des sols (indice de 0,45 par endroit) du bassin versant face à l’érosion hydrique. Ils confirment ainsi les études de la FAO (1992) qui stipulent qu’un sol est faiblement érodible lorsque sa valeur d’érodibilité est dans la classe 0,05 et 0,2 et modérément érodible lorsque sa valeur d’érodibilité est comprise entre 0,25 et 0,4 et fortement sensible à l’érosion lorsque sa valeur d’érodibilité est supérieure à 0,4. Les travaux de Sow (2017) et de Dia (2023) dans des bassins versant de la moyenne vallée du Sénégal confirment également ces observations. L’agressivité des pluies, la sensibilité des sols et les pressions anthropiques restent les facteurs qui maintiennent les phénomènes d’érosion hydriques dans cette partie Sud du Sénégal.

Des travaux élaborés dans le Sud-est du Sénégal (Boissy, 2022) dans le département de Saraya et utilisant la même équation USLE ont donné des résultats comparables : des pertes en sols comprises entre 0,01 t/ha/an et 134,64 t/ha/an, soit une moyenne de 33,46 t/ha/an. À l’échelle de la région sahélienne, les travaux de Descroix et al., (2012) réalisés sur des parcelles expérimentales installées sur le bassin versant de Tondi kiboro au Niger ont montré une perte moyenne annuelle des terres de 1,92 t/ha/an. Ceux de Mounirou (2008) dans le bassin versant de Tougou au Bourkina Faso faites sur des parcelles de 150 m² avec la méthode USLE entrent aussi en concordance avec ces observations. Ils estiment des pertes de terres qui peuvent aller au-delà de 3t/ha/an. Cette similitude avec nos résultats pourrait s’expliquer par le fait que ces zones présentent des caractéristiques physiographiques similaires avec le bassin versant de Niaoulé.

Cette morphodynamique hydrique est sans incidences dans le bassin versant : paysages agraires, infrastructures le long du continuum fluvial, etc. Ce que confirment les travaux de  Cissé (2022) dans le même bassin versant à travers des enquêtes de vulnérabilité qu’il avait effectuées dans des localités de la zone d’étude.

Figure 11. Effet de l’érosion hydrique et qualité de la fertilité des sols du bassin versant de Niaoulé

Les sols lessivés et balayés par les eaux de pluie sont progressivement vidés des éléments nutritifs nécessaires à leur régénération et à leur rentabilité. Environ 63 % des réponses accusent l’infertilité des sols comme effet de l’érosion hydrique; 23 % l’ensablement et 14 % l’augmentation des rigoles et ravins. Un total de 46 % des ménages exploitent des champs agricoles dont la fertilité est mauvaise contre 27 % de ménages qui qualifient la fertilité de leurs champs en bon état.

La morphodynamique hydrique est aussi responsable de la dégradation des infrastructures routières et de l’affleurement de la cuirasse ferrugineuse par endroits, compromettant ainsi les constructions servant d’habitations humaines. Ceci est aussi confirmé par les travaux de Sow (2020).

Illustration 2. Pont dégradé par érosion hydrique

Conclusion

Le contexte géomorphologique du bassin versant du Niaoulé fait qu’il reste très vulnérable à la morphodynamique hydrique avec comme conséquence toutes les formes d’érosion hydrique visibles en zone continentale. Les mesures effectuées sur le terrain à travers l’évolution des ravins et la mise en pratique de l’équation universelle des pertes en terres ont respectivement servi à démontrer l’ampleur du phénomène érosif dans le milieu. La saison pluvieuse 2020-2021 a entraîné une ablation des berges de ravins variant entre -0,09 m à -0,20 m. Les valeurs d’érosion obtenues sur les ravins situés en amont du bassin versant sont plus faibles que celles des ravins en aval. Quant aux pertes annuelles de terres, elles varient entre 25 et 127 t/ha/an et affectent négativement les paysages agraires. La carte synthétique de l’équation universelle des pertes en terres est un outil d’aide à la planification des stratégies antiérosives car elle procure des données relatives aux sujets d’érosion et d’accueil des milieux très affectés par cet aléa naturel.

Références

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