Facteurs

Question 1

Facteurs de l’érosion hydrique ?

Answer 1

1. Pluie : intensité, durée, énergie cinétique
2. Sol : Résistance au détachement, Capacité d’infiltration
3. Topographie : pente, longueur, morphologie
4. Couverture du sol : couverture végétale, densité racinaire, rugosité hydraulique
5. Travail du sol

Question 2

Principaux facteurs de la pluie ?

Answer 2

–La capacité de la pluie à provoquer du ruissellement : intensité, durée (pluviométrie totale)
–La capacité de la pluie à détacher des particules élémentaires ou des micro-agrégats : énergie cinétique

Question 3

Erositivité ?

Answer 3

Erosivité: exprime la capacité de la pluie à provoquer de l’érosion :
–par le détachement lors de l’impact des gouttes de pluie
–par la genèse du ruissellement

Question 4

Energie cinétique de la pluie dépend de :

Answer 4

L’érosivité dépend donc entre autres de l’énergie cinétique de la pluie. Celle-ci est fonction :
1.de la distribution de la masse m(diamètre) des gouttes
2.de la vitesse v de chute des gouttes, elle-même fonction de la masse et de la hauteur de chute
3.du cumul pluviométrique
1+2 = énergie cinétique par unité de lame d’eau tombée

Question 5

Distribution de la taille des gouttes en fonction de la pluviométrie ?

Answer 5

Distribution plus large si intensit élevée

Moyenne plus élevée si intensité plus élevée

Question 6

Méthodes de mesure de la taille des gouttes ?

Answer 6

–Bain d’huile
–Bac de farine
–Papier buvard
–Disdromètre à laser : intensité, quantité, taille des gouttes (φ> 0.2 mm)

Question 7

Vitesse de chute selon le diamètre ?

Answer 7

Vitesse de chute augmente selon le diamètre

Vitesse terminale après environ 10 m

Question 8

Quantifier l’énergie cinétique de la pluie ?

Answer 8

• En pratique, il est très fastidieux / couteux de quantifier l’énergie cinétique de la pluie
  *L’énergie cinétique (Ec; J m-2mm-1) peut s’estimer sur base de l’intensité de la pluie (I; mm/h) grâce à différentes relations empiriques, du type :

Ec= a + b * log(I)
Ec= Ecmax(1 –aexp(-bI))

Avec Ecmax, a et b, des paramètres empiriques, qui varient d’un lieu à un autre

E = SOMME(Ecin * I * dT)
par tranche de 15 min

Question 9

Principaux facteurs du sol ?

Answer 9

–Résistance mécanique (détachement)
–Capacité d’infiltration (ruissellement)
–(Stockage superficiel d’eau : voir ‘pratiques culturales’)

Question 10

Erodibilité ?

Answer 10

L’ «érodibilité» du sol exprime la sensibilité du sol à l’érosion, c’est-à-dire sa sensibilité au détachement et au ruissellement

Question 11

Facteurs de la résistance au détachement ?

Answer 11

• Deux propriétés sont fortement corrélées avec le détachement :
  –la stabilité structurale(«aggregatestability»)
  –la cohésiondu sol («cohesion»).
• Ces deux propriétés ne sont pas indépendantes, mais se mesurent avec des méthodes différentes.

Question 12

Sabilité structurale :

Answer 12

–mesure de la capacité des agrégats à résister à la fragmentation sous l’effet de forces externes : impact de gouttes de pluie, ‘slaking’, dispersion physico-chimique, …).
–déterminée à partir d’agrégats
–caractérise le détachement au cours de
l’érosion diffuse(interrill)

Question 13

Cohésion se mesure par, se détermine sur, et est corrélée avec :

Answer 13

Cohésion:
–mesure la capacité d’une surface à résister à des forces de cisaillement : ruissellement.
–se détermine sur des surfaces de sol cohésives (p.ex., sol encrouté, sol compacté, …)
–fortement corrélée au détachement au cours de l’érosion par ruissellement concentré.

Question 14

Eléments déterminant la stabilité structurale et la cohésion ?

Answer 14

La stabilité structurale et la cohésion entre les particules sont conditionnées par :
–Texture : sable < limon < argile
–Minéralogie des argiles : kaolinite > … > smectite
–Composition de la solution du sol (voir chap.5)
–Liants
* inorganiques : (Oxy-)hydroxydes ou formes amorphes de fer, d’aluminium; Carbonates; Silice, …
* organiques : polysaccharides, humus, radicelles, hyphes, …

Question 15

Types de liants organiques ?

Answer 15

Liants transitoires: polysaccharides,…
*Produit lors de la décomposition bactérienne de matières organiques fraîches
*Facilement biodégradés
*Contribuent très efficacement à la stabilisation des agrégats, mais pendant un temps court : quelques semaines.

Liants temporaires: radicelles, hyphes,…
*Contribuent efficacement à la stabilisation des agrégats par un effet mécanique direct : enrobage d’agrégats.
*‘Durée de vie’ : quelques mois

Liants persistants: matière organique humifiée(« complexe argilo-humique »)
*Représente l’essentiel (50 à 98%) de la M.O. totale
*Dégradation lente (minéralisation ~ 2%/an)
*À quantité égale, nettement moins efficace dans la stabilisation des agrégats que les liants transitoires

Question 16

Résistance au détachement du sol :

Answer 16

En conclusion :
–Il y a peu ou pas de cohésion entre les particules de sable ou de limons (agrégats fragiles, particules facilement arrachées).
–Dans le cas des argiles, la stabilité structurale / cohésion dépendent du type d’argile (minéralogie) et de la solution du sol (concentration/composition).
–La M.O. accroît la cohésion / stabilité structurale : l’effet dépend du type de M.O. et de la nature du sol.
*Le détachement a un impact sur l’érosion, mais aussi sur l’infiltration via la battance !

Question 17

Le ruissellement (principal agent du transport de sédiments) apparaît lorsque:

Answer 17

–intensité de la pluie > capacité d’infiltration du sol
et
–le stockage superficiel en eau est dépassé.

Question 18

Calcul du ruissellement ?

Answer 18

Roff= Pluie -Interception -Stockage -Infiltration

Question 19

Calcul d’infiltration ?

Answer 19

J = K dH/L

J = flux d’infiltration
K= conductivité hydraulique
dH = différence des hauteurs piézométrique
L = taille de l’échantillon

Question 20

Facteur principal de l’infiltration

Answer 20

• Le taux d’infiltration final dépend principalement de la conductivité hydraulique à saturation (Ks) du sol
• La conductivité hydraulique à saturation dépend de la distribution de la taille des pores, et donc de la texture, la structure (en particulier la présence de macropores)

Question 21

Taux d’infiltration selon texture ?

Answer 21

• Sable : 100 -200 mm / h
• Limon : 10 -50 mm / h
• Argile : (0) -10 mm / h, mais très dépendant de la présence de macropores (diamètre > 100 μm) !

Question 22

L’infiltration est sensible à :

Answer 22

L’infiltration est largement conditionnée par la conductivité hydraulique de la couche superficielle du sol
*Elle est donc sensible à :
–croûte de battance ou croûte superficielle (surface seal/ surface crust)
–compaction superficielle (p.ex., traces de roues)
–semelle de labour (plowsole)
–pratiques culturales
–…

Question 23

Effets d’une croute superficielle ?

Answer 23

–destruction des agrégats en surface et réorganisation des particules sous l’effet de l’impact des gouttes de pluie, de l’humectation et du ruissellement
–de quelques millimètres à quelques centimètres d’épaisseur
–réduction de la porosité, mais surtout de la macroporosité

Question 24

Définition, conséquences et types de compaction ?

Answer 24

*Compaction: Augmentation de la densité apparente du sol sous l’effet d’une pression mécanique
*La compaction se traduit par :
–une réduction de la porosité
–une forte réduction dans la proportion de macropores
*On distingue la **compaction de surface ** (passages de roues des engins agricoles) et de profondeur (semelle de labour)

Question 25

Influence du gradient de pente ?

Answer 25

Le gradient de pente influence essentiellement:
–la vitesse d’écoulement
–l’**infiltration **: effet complexe

Question 26

Influence de la longueur de la pente ?

Answer 26

La longueur de la pente influence essentiellement :
–le volume d’eau de ruissellement
–possibilité de réinfiltration de l’eau de ruissellement sur des sols hétérogènes

Question 27

Influence de la forme de la pente ?

Answer 27

La forme de la pente
–Convexe : érosion maximale
–Concave : érosion -dépôt
–Relief complexe : concentration du ruissellement

Question 28

Exemples et effets de la couverture du sol ?

Answer 28

Exemples de couverture du sol :
–végétation naturelle ou cultivée
–litière
–résidus de récolte,
–paillage (‘mulching’)

La couverture du sol joue un rôle primordial dans le contrôle de l’érosion
–en réduisant la désagrégation (détachement),
–en réduisant la formation des croûtes superficielles
–en freinant le ruissellement par augmentation de la rugosité du sol
–en fixant le sol (litière, racines de plantes)

Question 29

Relation taux d’érosion et couverture du sol ?

Answer 29

Taux d’érosion diminue de manière convexe quand la couverture augemente

Question 30

Equation de Manning ?

Answer 30

Relation hauteur – vitesse (Eq. De Manning, régime permanent):
Avec :

v = rad(S0) / n * h^(m+1)
v = vitesse du ruissellement (m/s),
h = hauteur d’eau (m)
S0 la pente (m/m)
n = coeff. de rugosité de Manning
m est un paramètre qui dépend du type d’écoulement.

Question 31

Risque de végétation trop haute ?

Answer 31

Une végétation trop haute peut néanmoins causer de l’érosion par la formation de grosses gouttes (4-5 mm) avec des vitesses de chute relativement élevées

Question 32

Facteurs influencés par le travail du sol ?

Answer 32

Le type de travail du sol a une forte influence sur :
–la capacité d’infiltration (entre autres, les macropores),
–le taux de couverture du sol par les résidus (labour ou non-labour)
–la sensibilité du sol à la battance (effet sur la M.O.),
–le stockage superficiel
–la rugosité hydraulique (Manning)
–…

Question 33

Définition valeurs et unités du stockage superficiel ?

Answer 33

• Rétention d’eau dans les dépressions formées par la rugosité du sol et le microrelief.
• Exprimée en mm d’eau
• Varie de 0…5 mm; décroît lorsque la pente croît.