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République Algérienne Démocratique et Populaire

UNIVERSITE ABOU BAKR BELKAID-TLEMCEN

FACULTE DE SCIENCES DE LA NATURE ET DE LA VIE

4 3 3B3 A 422 4 ǯDB623

DEPARTEMENT DES SCIENCES AGRONOMIQUES ET DES FORETS

OPTION

GESTION ET CONSERVATION DES ECOSYSTEMES

Présenté par

Mr. DAHMANI ABDELMADJID

THEME :

ruissellement des sols rouges dans les monts de

Tlemcen : Utilisation de simulation de pluies

Soutenue, le / / 2012

Président Mr BOUHRAOUA T. Professeur Université de Tlemcen Examinateur Mr MAZOUR M. Professeur Centre Univ.Temouchent Examinateur Mr HAITOUM A. MCA Université de Tlemcen Examinateur Mr LEUTREUCH N. Professeur Université de Tlemcen Encadreur Mr HABI M. MCA Université de Tlemcen Co Encadreur Mr MORSLI B. Directeur INRF Tlemcen

Année universitaire : 2011 /2012.

Résumé

région.

Notre travail est basé sur l'analyse des résultats d'expérimentations réalisées tant en laboratoire que sur

déduire les conclusions suivantes : par contre pour les sols secs, ce risque est bien retardé.

Le transport solide est important pour les sols secs et commence à diminuer au fur et à mesure que le sol

pluie et la pente du terrain.

Par la suite on a cité les modes d'action et les limites de conservation du sol et la présentation de la

conservation des sols et les méthodes de lutte contre ce phénomène.

Mots clés : monts de Tlemcen, ruissellement, état de surface, simulation de pluie, infiltration.

Abstract

The problem of water erosion is global; Algeria is affected by this phenomenon, which remains

dangerous as it accelerates the degradation of soil subjected to the combined energy of raindrops.

We chose the red soils of the mountains of Tlemcen because they are most abundant in this region. The

effects of water erosion is devastating and spectacular and particularly in mountainous areas with a network of dense flow. Our work is based on the analysis of results of experiments conducted in both

laboratory and field to try to see the behaviour of the soil against rainfall in these various states natural

surface, the study of the factors and causes of gathering rain water erosion and runoff and the influence

of slope, rain intensity, the surface of the ground, moisture and determination of the most suitable for

estimating soil loss. For this reason we use the simulated rain trying to meet this objective, it provides

the field, experimentally in a relatively short time, many measured data on the behaviour of water

surface and in Under artificial rain made and tested using fitting that we call rain simulator.

Subsequently it has been cited modes of action and the limits of the means of soil conservation and

presentation of the method used for the study of runoff and transport solid. Finally reflection on

soilconservation, and methods of struggle against this phenomenon. Keywords: Mountains of Tlemcen, runoff, surface condition, rainfall simulation, infiltration.

Liste des figures

Figure 2: schéma des croûtes d'érosion des croûtes structurales et des croûtes sédimentaires.

Figure 3 : les stades de dégradation de la surface du sol sous l'action des pluies. Figure 4 : triangle textural GPPA renseigné en classes de stabilité structurale.

Figure 5 : naissance du ruissellement.

Figure 6 : diminution de l'infiltrabilité du sol en fonction de l'extension d'une croûte de

battance. Figure 7 : toposéquence sur substrat gréseux dans la zone de Zariffet. Figure 8 : régime saisonniers des précipitations. Figure 9 : variation mensuelle des températures pour les stations de référence. Figure 9 : variation mensuelle des températures pour les stations de référence. Figure 10 : diagrammes ombrothermiques de BAGNOULS et GAUSSEN. référence.

Figure 13 : protocole expérimental.

Figure 14 : le mini-simulateur de pluie (modèle : ORSTOM)

états de sols.

Figure 20 : évolution du ruissellement en fonction de la pente Figure 28 : effet de la pente sur la concentration. pierre sec. pierre sec. nu et tassé.

Liste des tableaux

Tableau 1 : les formes d'incision dues à l'érosion chronique. Tableau 2 : caractéristiques des sols de différents sites de la toposéquence.

Tableau 3 : les incendies ayant ravagé les peuplements du chêne- liège de la forêt de Zariffet.

Tableau 4 : données géographiques des stations météorologiques. Tableau 6 : régime saisonnier des précipitations. Tableau 7 : température moyenne des maxima du mois le plus chaud. Tableau 8 : température moyenne des minima du mois le plus froid. Tableau 9 : types de climats en fonction des amplitudes thermiques. Tableau 10 : classification des étages bioclimatiques. Tableau 11 : classification des sous-étages bioclimatiques en fonction de "m». Tableau 12 : classification des sous-variantes thermiques.

Tableau 13 : indice de sécheresse estivale.

Tableau 14 : situations bioclimatiques des stations de références. Tableau 15 : analyse comparative des stations climatiques et leurs ambiance climatique dans la nouvelle période. Tableau 17 : variation du coefficient du ruissellement.

Tableau 18 : variation de la phase de transition.

Tableau 20 : variation de la concentration pour les différents états de sols. Tableau 21 : détachabilité produite à la 15ème minute (sols secs). Tableau 22 : détachabilité produite à la 15ème minute (sols humides). Tableau 23 : détachabilité produite à la 30ème minute (sols secs). Tableau 24 : détachabilité produite à la 30ème minute (sols humides). Tableau 25 : relation entre " C » et " Kr » pour les pentes 17% et 25%. Tableau 26 : relation entre " C » et " Kr » pour les intensités 30 et 50. Tableau 27 : relation entre " C » et " Kr » pour les différents états de sol.

Liste des cartes

Carte 1 : situation géographique des monts de Tlemcen.

Carte 2 : carte de situation géographique.

Carte 4 : carte des pentes Zariffet.

Carte 5 : carte pédologique du massif Zariffet.

Carte 6 : carte des étages bioclimatiques.

Liste des photos

Photo A : sol travaillé rugueux.

Photo B : sol couvert de litière.

Photo C : sol couvert de broussaille.

Photo D : sol couvert de pierre.

Photo E : sol couvert de mulching.

Sommaire

INTRODUCTION GENERALE ......................................................................................................................................... 5

PARTIE 1: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ......................................................................................................... 17

1.1. RAPPELS ET DEFINITIONS DE LǯEROSION HYDRIQUE .......................................................................................... 18

1.2. EROSION EN NAPPE .................................................................................................................................................. 19

1.2.1. Les symptômes de l'érosion en nappe............................................................................................. 19

1.2.3. Les conséquences de l'érosion en nappe ....................................................................................... 20

1.3. EROSION LINEAIRE ................................................................................................................................................... 20

1.4. EROSION EN MASSE .................................................................................................................................................. 22

1.4.1. Les formes d'érosion en masse ........................................................................................................... 23

1.4.1.1. Les glissements lents ....................................................................................................................... 23

1.4.1.2. Les glissements rapides ................................................................................................................. 23

1.4.1.3. Les versants moutonnés ................................................................................................................ 23

1.4.1.4. Les coulées boueuses ...................................................................................................................... 23

1.4.1.5. Les glissements rotationnels en "coups de cuillère » ...................................................... 24

1.4.1.6. Les formes locales ............................................................................................................................. 24

1.5. UNE TENTATIVE DE MODELISATION : UNIVERSEL SOIL LOOS EQUATION (USLE) ....................................... 25

1.5.1. Principes ........................................................................................................................................................ 25

1.5.2. Les limites intrinsèques du modèle (USLE) .................................................................................. 26

1.6. FACTEURS DǯEROSION HYDRIQUE .......................................................................................................................... 27

1.6.1. Le climat ......................................................................................................................................................... 27

1.6.2. La végétation ................................................................................................................................................ 27

1.6.4. La topographie ............................................................................................................................................ 28

1.6.5. Les sols ............................................................................................................................................................ 29

1.7. PROCESSUS DǯEROSION DES SOLS .......................................................................................................................... 29

1.7.1. Impact des pluies sur le processus de détachement ................................................................ 30

1.7.1.1. Le rejaillissement .............................................................................................................................. 30

1.7.1.2. La battance ........................................................................................................................................... 31

1.7.2.1. Caractéristiques des sols ............................................................................................................... 33

1.7.2.2. Les caractéristiques de la pluie .................................................................................................. 34

1.7.3.1. Les différents types de ruissellement...................................................................................... 36

1.7.3.2. Trois théories pour expliquer la naissance du ruissellement ..................................... 37

1.7.3.3 Les facteurs qui font varier le volume ruisselé .................................................................... 38

a- la pluie ........................................................................................................................................................... 38

b-L'humidité préalable du sol ................................................................................................................. 38

c- L'état de la surface du sol ..................................................................................................................... 38

d- L'inclinaison de la pente....................................................................................................................... 40

1.8. ECOULEMENT ET EROSION...................................................................................................................................... 40

1.9. EVOLUTION DES VALEURS D'INFILTRATION AU COURS DU TEMPS ................................................................... 40

PARTIE 2 : PRESENTATION DE LA ZONE ǯ4D...................................................................................... 42

INTRODUCTION ................................................................................................................................................................. 43

2.1. PEDOLOGIE DES MONTS DE TLEMCEN .................................................................................................................. 43

2.2. SITUATION GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE DǯETUDE ............................................................................................. 45

2.2.2. Contexte juridique ..................................................................................................................................... 45

2.2.3. Aspect physique ......................................................................................................................................... 47

2.2.3.1. Topographie......................................................................................................................................... 47

2.2.3.2. Géologie.................................................................................................................................................. 48

2.2.3.3.1. Modèle pédologique retenu pour la forêt de Zariffet .............................................. 50

2.3. OCCUPATION DU SOL ............................................................................................................................................... 55

2.3.1. Végétation naturelle ................................................................................................................................. 55

2.3.1.1. Etat des écosystèmes forestiers ................................................................................................. 56

2.3.1.2. Les incendie ......................................................................................................................................... 56

2.3.1.3. Le défrichement ................................................................................................................................. 58

2.3.1.4. Le surpâturage .................................................................................................................................... 58

2.3.1.5. Exploitation forestière .................................................................................................................... 59

2.4. LE BIOCLIMAT ........................................................................................................................................................... 60

2.4.1. Vue générale ................................................................................................................................................. 60

2.4.2. Méthodologie ............................................................................................................................................... 61

2.4.2.1. Choix des stations, de la période et de la durée.................................................................. 61

2.4.3. Les facteurs climatiques ......................................................................................................................... 61

2.4.3.1. Précipitations ...................................................................................................................................... 64

2.4.3.2. Régime saisonnier ............................................................................................................................. 64

2.4.3.3. Autres paramètres climatiques .................................................................................................. 66

2.4.4. Les facteurs thermiques (températures) ....................................................................................... 67

2.4.4.1. Les températures moyennes mensuelles et annuelles ................................................... 67

2.4.4.2. La température moyenne des maxima du mois le plus chaud "M» .......................... 68

2.4.4.3. La température moyenne des minima du mois le plus froid "m» ............................. 69

2.4.4.4. Amplitude thermique moyenne ou indice de continentalité ....................................... 69

2.5. SYNTHESE BIOCLIMATIQUE .................................................................................................................................... 70

a-Classification en fonction des précipitations ........................................................................................ 70

b-Classification en fonction de la moyenne des minima du mois le plus froid(m) ................ 71 c-Classification en fonction de la moyenne des maxima du mois le plus chaud(M) .............. 71

2.5.1. Diagrammes ombrothermiques de BAGNOULS et GAUSSEN ............................................... 72

2.5.2. Indice de sécheresse estivale ............................................................................................................... 73

2 .................................................................................... 74

CONCLUSION ..................................................................................................................................................................... 77

PARTIE 3: METHODOLOGIE DE TRAVAIL ......................................................................................................... 78

3.1. JUSTIFICATION DU CHOIX DE LA SIMULATION DE PLUIE .................................................................................... 79

3.1. DEFINITION DES DIFFERENTS PARAMETRES MESURES ...................................................................................... 80

3.1.2. La phase de transition ............................................................................................................................. 81

3.1.3. La phase du régime permanent .......................................................................................................... 82

3.1.4. La phase de vidange ................................................................................................................................. 82

3.2. PROTOCOLE EXPERIMENTAL .................................................................................................................................. 82

3.2.1. Choix des intensités des pluies appliquées ................................................................................... 82

3.2.3. Choix de la pente ........................................................................................................................................ 83

3.2.4. Les paramètres mesurés ........................................................................................................................ 84

3.4. DESCRIPTION DU SIMULATEUR DE PLUIE ............................................................................................................. 84

3.4.1. Les éléments de la structure du simulateur ................................................................................. 84

3.4.2. Les éléments situés sous la structure .............................................................................................. 84

3.4.3. Les éléments accessoires ....................................................................................................................... 85

3.5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU SIMULATEUR DE PLUIE ........................................................................... 85

3.6. PRINCIPE DǯETALONNAGE ....................................................................................................................................... 85

PARTIE 4 : RESULTATS ET DISCUSSION ............................................................................................................. 88

4.1. RUISSELLEMENT ET EROSION................................................................................................................................. 88

4.1.2. Ruissellement .............................................................................................................................................. 92

4.1.2.1. Variation du ruissellement en fonction des états de surface du sol ......................... 93

4.1.2.2. Variation du ruissellement en fonction de la couverture du sol ................................ 94

4.1.2.3. Effet de la pente du terrain sur le ruissellement................................................................ 95

4.1.3. Phase de transition ................................................................................................................................... 96

4.1.4.2. Effet de pente de te""ƒ‹ •—" Žǯ‹ˆ‹Ž-"ƒ-‹‘ .......................................................................... 101

4.1.5. Détachabilité/érosion .......................................................................................................................... 101

4.1.6. Détachabilité produite en 15 et 30 minutes .............................................................................. 105

4.2. RECHERCHE DE RELATIONS ENTRE LES PARAMETRES MESURES .................................................................. 111

4.3. LES FACTEURS EXPLICATIFS DE DECLENCHEMENT DE RUISSELLEMENT ..................................................... 112

a- Etat de la surface du sol .............................................................................................................................. 112

b-Couverture du sol ........................................................................................................................................... 113

c-L'inclinaison de la pente .............................................................................................................................. 114

e- L'humidité préalable du sol ...................................................................................................................... 116

PARTIE 5 : REFLEXION SUR LA LUTTE CONTRE LE RUISSELB4 4 ǯ2C3CB ............. 117

MESURES DE CONSERVATION DES SOLS CONTRE LE RUISSELLEMENT ET LǯEROSION ........................................ 119

Mesures agronomiques .................................................................................................................................... 120

a- La simplification du travail du sol ................................................................................................ 120

b- Le paillage et le non déchaumage ................................................................................................. 120

c- Les cultures intermédiaires ............................................................................................................. 121

2. Augmenter la capacité d'infiltration et de stockage à la surface du sol .......................... 121

a- Le travail du sol...................................................................................................................................... 121

c- Parcellaire et assolement .................................................................................................................. 122

Mesures hydrauliques....................................................................................................................................... 122

1. Limiter la concentration du ruissellement .................................................................................... 123

a- Les plis........................................................................................................................................................ 123

b- Les diguettes ........................................................................................................................................... 123

3. Protection rapprochée des zones sensibles contre les dégâts............................................. 124

SUGGESTIONS ................................................................................................................................................................. 124

CONCLUSION GENERALE ......................................................................................................................................... 127

ANNEXE............................................................................................................................................................................. 129

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES..................................................................................................................... 130

Introduction générale

dangereusement la production agricole.

année. Au Maghreb, les potentialités en eau et en sol sont sérieusement menacées (Heush ,

1971)

Les zones méditerranéennes sont en général fragiles pour plusieurs raisons : les

dans les nombreux secteurs de collines et de montagnes aggrave le phénomène ; les

températures élevées accélèrent la minéralisation de la matière organique ; le couvert végétal

est souvent réduit à cause de la dureté du climat et des actions anthropiques, et de ce fait,

protège mal le sol. Les dégâts sont d'autant plus importants que les sols sont minces et

pauvres en matière organique (Mankouri, 2009).

du nord reste soumise à des fortes pressions humaines qui ont engendré une sévère

active. Les conditions naturelles (climat, relief, sol et couverture végétale) et la pression

Dans la région de Tlemcen, les sols subissent une forte dégradation en particulier en zone de montagne. Cette dégradation est amplifiée encore plus au cours des ces dernières décennies. Ces zones de montagnes constituent un enjeu socio-économique important et

restent très touchées par le phénomène de dégradation. Ainsi les équilibres entre la

Les conséquences de l'érosion hydrique sont désastreuses et spectaculaires, offrant un

paysage nu et sillonné par un ravinement intense, particulièrement dans les régions

montagneuses à réseau d'écoulement dense, menaçant d'un envasement précoce les barrages

problèmes dont les dégâts sont considérables sur différents plans.

Face au problème de l'érosion qui affecte les sols, différentes travaux ont été réalisés à

travers les programmes de défense et de restauration des sols, mais la plupart de ces travaux et les facteurs causals. L'approche dans la préservation et la valorisation des terres doit nécessairement tenir compte des facteurs du milieu, des processus et des causes. Une étude en la matière peut aider

à une meilleure compréhension et par conséquent à une meilleure protection et valorisation

des sols. Il est donc urgent, d'une façon précise, de prévoir la sensibilité du milieu aux

processus majeurs et de déterminer les causes, les paramètres les plus pertinents et les

naissance du ruissellement. Notre travail rentre dans ce cadre. Il a pour objectif la monts de Tlemcen. Les sols rouges occupent une grande surface de ces monts, malheureusement peu de travaux (Mazour, 2004 ; Morsli et al., 2004, 2011) ont été consacrés

variabilité des caractéristiques des averses et celles des caractéristiques du milieu et surtout

du sol sur des mini-parcelles aux champs. Ce travail, nous a amené à diviser notre mémoire en cinq principales parties :

1. Etude des facteurs et causes de l'érosion hydrique

3. Méthodologie : présentation de la méthode utilisée

4. Résultats et discussion

5. Réflexions sur la conservation des sols.

Partie 1

Synthèse bibliographique

Partie 1 : Synthèse bibliographique

1.1. Rappels et définitions de Žǯ±"‘•‹‘ Š›†"‹“—‡

L'érosion hydrique menace la productivité des sols sur la plupart des terres cultivées.

Elle résulte de la pluie qui s'abat sur la surface d'un sol insuffisamment protégé et de l'action

de l'eau de ruissellement lorsque le débit de l'eau d'écoulement est suffisamment fort pour creuser des rigoles dans le sol. Il s'agit de la forme d'érosion la plus complexe. Elle agit par l'impact des gouttes de pluie sur le sol, par l'écoulement en nappe continue ou en rigoles, par l'érosion de ravins

causé par les fortes pluies, par l'écoulement des eaux dans les matériaux de surface et par les

marées. L'impact des gouttes de pluie est plutôt spécialisé et n'agit que sur les terres de

culture et les sols meubles dénudés (figure1). Figure 1 : schéma et processus simplifié de l'érosion (Bussière, 1996) En effet, le sol est une ressource qui se renouvelle lentement et qui une fois perdu, donne un champ qui ne sera pas aussi productif pendant de nombreuses années. Avec le temps, même de petites pertes de sol s'accumulent pour réduire le rendement.

dans les différents pays de la méditerranée, qui continu à prendre des proportions

considérables en particulier sur les pentes à cause de la nature torrentielle des pluies, de la

forte vulnérabilité du terrain (roches tendres, sols fragile, pentes raides et couvert végétal

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