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2023

Quantification de l’érosion hydrique en nappe dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath (Haut-Tell, Tunisie)

Quantification of sheet water erosion in the middle valley of Oued Sarrath (High-Tell, Tunisia)
Chérifa Aissaoui et Abdelhamid Ben Ghazi

Résumés

Cette étude présente les résultats obtenus du travail de cartographie thématique des facteurs d’érosion diffuse dans le bassin de la retenue du barrage de l’Oued Sarrath. Elle s’appuie sur l’application de la version révisée du modèle empirique de Wischmeier et Smith 1978 (USLE) et propose sa cartographie. Pour la détermination des pertes en terres et l’élaboration de la carte de sensibilité à cette érosion, le modèle a nécessité le croisement des paramètres liés aux précipitations, à la structure et texture des sols, à la pente, au couvert végétal et aux techniques antiérosives. Les résultats obtenus montrent que la perte moyenne des sols, liée à l’érosion hydrique en nappe dans le bassin de la retenue du barrage de l’Oued Sarrath, est de l’ordre de 23,72 tonnes par hectare par an. Une quantité qui dépasse les taux tolérables dans des conditions similaires. Les pertes en sol sont par ailleurs inégalement réparties. Elles sont très faibles dans les bas-fonds, et atteignent 458,945 tonnes par hectare par an au niveau des reliefs pentus, dépourvus de moyens de protection antiérosive. 

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Texte intégral

Introduction

1La question de l’érosion hydrique des sols a fait l’objet de nombreux travaux scientifiques partout dans le monde. Des études qui ont abordé ce phénomène dans les pays méditerranéens ont montré l’importance de l’érosion dans la dynamique des paysages (Vita-Finzi, 1969). En milieu semi-aride méditerranéen, l’érosion des sols est un phénomène remarquablement étendu, qui n’a cessé de s’amplifier. Les processus de l’érosion hydrique sont remarquablement aggravés là où la topographie montre une déclivité forte sur les versants des reliefs. La torrentialité des pluies, la forte vulnérabilité des terrains sont considérées comme facteurs déterminants. À ceux-ci s’ajoute le poids des sociétés sur leurs milieux. Son augmentation à l’avenir aggravera les manifestations de l’érosion hydrique. Tous ces facteurs aussi bien physiques qu’anthropiques interagissent et contribuent au détachement et au transport des particules du sol et déclenchent, par conséquent, le processus de l’érosion hydrique (Wischmeier et Smith, 1965).

2Selon des estimations empiriques faites en Tunisie, environ trois millions d’hectares sont à la prise du processus de l’érosion hydrique et éolienne (soit 20 % de la surface totale du pays), dont un million d'hectares menacés par une érosion hydrique particulièrement intense. La perte irréversible des sols cultivables par celle-ci atteint les 10000 ha/an (Gaddas et Mhiri, 2002). La moyenne vallée de l’Oued Sarrath, objet de notre étude, se situe au nord-ouest tunisien, et fait partie des marges méridionales du Haut-Tell tunisien. Il s’agit d’une région typiquement agricole. Cependant, les conditions environnementales et socio-économiques sont loin de maintenir une certaine stabilité de son capital en sol.

3Caractérisé par un relief à caractère montagnard, une pluviométrie irrégulière, un couvert végétal réduit, des sols fragiles et une ancienne anthropisation, le milieu naturel connait une dégradation parfois irréversible de ses ressources. Il s’agit d’une région sévèrement atténuée par les différents processus de l’érosion hydrique. Les conséquences liées à cette érosion hydrique sont loin d’être négligeables, elles touchent la fertilité des sols, diminuent la capacité des retenues des barrages et des lacs collinaires, exposent aux risques les infrastructures hydrauliques, et cetera.

4La présente étude se base sur l’application du modèle USLE, couplé à un Système d’information géographique (SIG). Une telle approche nous a permis de faire une cartographie détaillée des différents facteurs intervenant dans le processus de l’érosion hydrique en nappe. Elle a permis de faire une estimation de la perte en sol et de sa distribution à la vaste échelle d’un bassin versant (Borrelli et al., 2017). Notre travail essaye de quantifier la perte en sol dans une région à vocation agricole, qui affiche les signes d’une anthropisation ancienne. La modélisation de l’érosion hydrique en nappe pourrait faciliter une bonne gestion de l’espace rural par les décideurs, plus adéquate et moins coûteuse.

Présentation de la région d’étude

5Couvrant une superficie d’environ 697 kilomètres carrés, la moyenne vallée de l’Oued Sarrath se situe entre les latitudes 35°30’ et 36° Nord et les longitudes 8°15 et 9° Est (Figure 1).

Figure 1. Carte de localisation de la moyenne vallée de l'Oued Sarrath

Figure 1. Carte de localisation de la moyenne vallée de l'Oued Sarrath

La moyenne vallée de l’Oued Sarrath se situe en Tunisie septentrionale et occupe une région de transition entre le Haut-Tell et les Hautes Steppes.

Un milieu naturel fragile

6C’est par sa position transitoire entre le Haut-Tell et le versant nord de la dorsale tunisienne que la moyenne vallée de l’Oued Sarrath doit son identité géographique particulière. Cet environnement à caractère fragile s’établit et se trouve progressivement dégradé par les effets inappropriés d’une anthropisation à la fois dense et ancienne.

7La moyenne vallée de l’Oued Sarrath montre un paysage topographique contrasté où les crêtes se relaient avec les bas-fonds. Il s’agit de reliefs à caractère montagnard ou collinaire par endroit, mais une grande partie de la région possède une topographie plane et localement, déprimée. Un alluvionnement, parfois, épais a marqué les fonds des vallées et les secteurs creusés en dépression. Celles-ci, avaient fonctionné comme réceptacles des sédiments transportés par les eaux de ruissellement au cours de certaines périodes du Quaternaire (photo 1 en annexes).

8L’examen de la carte hypsométrique montre un maximum d’élévation topographique au sud-est de la moyenne vallée, avec un point culminant à 1231 m, situé à Jbel Bou El Hanech. Ailleurs, les altitudes diminuent remarquablement de l’amont à l’aval pour atteindre le point le plus bas de la zone d’étude (510 m), situé au niveau du barrage de l’Oued Sarrath. Les données altimétriques qui se dégagent du modèle numérique du terrain (MNT) montrent qu’environ 57 % de la superficie totale de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath ne dépasse pas les 700 m d’altitude ; alors que 6 % seulement représentent des altitudes supérieures à 900 m (Figure 2).

Figure 2. Carte hypsométrique

Figure 2. Carte hypsométrique

Le fond de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath est dominé par une topographie déprimée et d’altitude modeste.

9Quant à la déclivité du relief, l’analyse de la carte des pentes montre une prédominance nette en faveur des pentes faibles inférieures à 10 %. Les secteurs de pentes fortes supérieures à 25 % représentent 6,25 % de la superficie totale, soit 43,55 kilomètres carrés et occupent les versants des crêtes topographiques (Figure 3).

Figure 3. Carte des pentes

Figure 3. Carte des pentes

La bonne partie de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath est dominée par des pentes faibles. Les pentes fortes ne sont visibles qu’au niveau des reliefs accidentés. 

10Cette topographie a exercé une influence remarquable sur l’organisation du réseau hydrographique, qui montre par endroits une très forte densité.

11L’Oued Sarrath, l’artère principale de la région d’étude, prend sa source des hauts reliefs aux environs des montagnes de Tébessa en Algérie. Le cours d’eau se déverse dans l’Oued Mellègue après un parcours de 59 kilomètres.

12Le chevelu hydrographique du bassin est le résultat de la confluence de deux autres cours, Oued Fkirine et Oued Haidra, deux affluents du cours amont de l’Oued Sarrath. Ces deux cours, qui s’écoulent parallèlement du nord au sud, rejoignent l'Oued Sarrath en amont de la retenue du barrage. À partir de leur confluence, le collecteur principal, l'Oued Sarrath, change de trajectoire et s’écoule en direction de l’est vers l’ouest (Figure 4).

Figure 4. Carte du réseau hydrographique

Figure 4. Carte du réseau hydrographique

Le réseau hydrographique est bien hiérarchisé selon l’Oued Sarrath, l’artère principale de la région qui se débouche dans l’Oued Mellègue à quelques dizaines de kilomètres vers le nord. L’écoulement est de type intermittent.

13Notons, par ailleurs, que la pluviométrie, dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, est marquée par un régime saisonnier contrasté. Les grandes quantités sont enregistrées au cours des saisons transitoires avec un cumul d’environ 86,29 % de la pluviométrie moyenne qui tombe au cours de l’année. Bien que les pluies d’été soient faibles, leur chute brutale sur des sols dépourvus de couvert végétal les rend très agressives. L’examen des séries chronologiques indique que la moyenne vallée de l’Oued Sarrath a connu un certain nombre de crues. La fréquence des crues est remarquablement élevée, notamment au cours des saisons transitoires. Les données hydrologiques des crues sont enregistrées dans la station principale de jaugeage (Sarrath Pont-route). Ces données montrent que les crues estivales sont remarquablement fréquentes. La plus significative d’entre elles est celle qui a eu lieu le 18 juillet 2013 avec un débit ruisselé de 125,6 mètres cubes par seconde (Tableau 1 en annexes).

14Le milieu naturel de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, qui fait partie du Haut-Tell, a depuis longtemps subi les effets des sociétés du passé (Photos 1). Aujourd’hui, la dynamique paysagère se trouve remarquablement contrôlée par les interventions souvent inappropriées de l’Homme. La responsabilité anthropique dans la crise érosive que connait la région depuis au moins deux millénaires est d'autant plus confirmée que les remblaiements historiques recèlent de multiples traces d'occupation antique. Il semble ainsi que l’ancienneté de l’occupation du sol des premières sociétés et la fragilité du milieu naturel face aux variations climatiques ont commandé la morphogenèse depuis au moins l’occupation romaine au cours du II éme siècle Av. Jc. Toutefois, le rapport entre l’évolution des paysages et la pression anthropique n’est pas une simple fonction linéaire de la densité de la population (Ben ghazi, 2021). Pour évaluer la responsabilité anthropique dans l’évolution actuelle du milieu, il semble indispensable d’étudier certains aspects liés à la dynamique de la population locale de la région d’étude.

Photos 1. Traces d’anthropisation ancienne au fond de la vallée de Sarrath

Photos 1. Traces d’anthropisation ancienne au fond de la vallée de Sarrath

Photo en bas : L’entaille que l’Oued Sarrath dégage dans la plaine de Sidi Shil montre, bel et bien, que l’alluvionnement historique a été dérangé par l’intervention de l’Homme. Les séquences sédimentaires ont été entrecoupées par des remblaiements d’origine anthropique ce qui témoigne d’une forte anthropisation de la région ; Photo à gauche en haut : C’est la berge gauche de l’Oued Sarrath qui recèle les traces d’anciennes installations hydrauliques ce qui témoigne que la vallée a été attractive depuis la période antique ; Photo à droite en haut : traces de remblaiement d’une « Ramadiat » appelée aussi «Escargotière » traces d’un mode de vie sédentaire des sociétés préhistoriques, notamment au cours du Capsien. C’est sur les berges de la vallée principale de l’Oued Sarrath que les « Ramadiats » sont remarquablement abondantes.

Une déprise rurale marqueur de crise érosive

15L’analyse des données relatives à la population montre une évolution négative entre les années 2004 et 2014. Cette tendance à la baisse s’explique par les flux migratoires et l’exode rural vers les grandes villes de la Tunisie. Le solde migratoire négatif pourrait être considéré comme un marqueur de dégradation des terres agricoles. Il s’agit d’une déprise rurale qui s’est manifestée par l’abandon des terres fertiles et d’une extension remarquable des friches (photos 2, 3 et 4 en annexes).

16Manifestement, les sols et les aménagements agricoles se trouvent, par endroit, remarquablement dégradés. Une dynamique d’érosion sévère s’est déclenchée dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath. Parallèlement, les aménagements antiérosifs se sont vus sévèrement endommagés à la suite de l’exode rural récent. Malgré le déclin récent du monde rural, les activités agricoles occupent une place de choix dans l’économie locale et attirent 20,64 % environ de la main-d’œuvre. Les cultures annuelles et le pâturage sont les activités les plus pratiquées par les autochtones. De telles pratiques culturales ont remarquablement contrôlé la dynamique des versants et ont, vraisemblablement, amplifié les différents processus de l’érosion hydrique.

L’occupation du sol

17Dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, une bonne partie des secteurs montagneux est dépourvue de couvert végétal forestier. Là où la végétation existe, elle se trouve réduite à des espèces rabougries et clairsemées offrant une protection insuffisante face à l’érosion hydrique.

18Les quelques Jbels qui sont colonisés par une végétation relativement dense n’occupent qu’environ 11,1 % de la superficie de la moyenne vallée. Les forêts qui couvrent les crêtes des environs de Kalaat Senan sont dominées par le Pin d’Alep. Les formations steppiques couvrent souvent les terres de parcours et se trouvent réduites sous le double effet de l’action anthropique et de la sécheresse prolongée. Le reste de la surface de la moyenne vallée (74 %) est peuplé, dans sa majorité, par les cultures annuelles et les terres de parcours.

19Dans les plaines, l’activité agricole est dominée par la céréaliculture (43,48 %) et l’arboriculture (5,73 %). Aux alentours des points d’eau et tout au long des oueds prédominent les cultures irriguées. L’analyse de la carte d’occupation des sols montre une prédominance nette en faveur des cultures céréalières, des maquis, des sols nus et des terrains de parcours (93,99 %). Une telle situation traduit la forte pression de l’Homme sur son milieu, ce qui favorise l’accélération des différents processus de l’érosion hydrique (Figure 5).

Figure 5. Carte d'occupation du sol

Figure 5. Carte d'occupation du sol

C’est la culture annuelle céréalière qui domine les bas-fonds de la vallée. Les crêtes se sont sévèrement dégradées avec une couverture arborée remarquablement clairsemée.

Méthodologie et application du modèle USLE

20Plusieurs chercheurs ont adopté le modèle USLE pour évaluer la perte en sol car :

  • Il permet de réaliser des inventaires et peut être utilisé comme outil de prédiction, aidant ainsi à planifier les aménagements à la suite de l’évaluation de certaines activités sur le sol ;

  • Il est facilement adaptable aux données multi-sources ;

  • Chaque facteur de l’USLE peut représenter une couche d’information dans le SIG et permet une cartographie de pertes en sols.

21Afin de quantifier les processus liés à l’érosion hydrique en nappe dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath en appliquant l’équation universelle USLE, nous avons eu recours à une méthodologie qui comprend les étapes suivantes :

  • La collecte des données multi-sources ;

  • La détermination des facteurs contrôlant les processus érosifs pour les intégrer dans le modèle choisi ;

  • L’intégration des paramètres de USLE dans un Système d'information géographique ;

  • La cartographie détaillée des zones susceptibles à l’érosion hydrique en nappe.

22Nombreux sont les modèles qui sont déployés pour une telle quantification. Certains d’entre eux sont basés sur des représentations mathématiques des processus hydrologiques et érosifs fondamentaux (Jah et Paudel, 2010). D’autres modélisent certains processus physiques relatifs à l’érosion hydrique tels que Roose et al. (1983).

23Des modèles informatiques ont par conséquent vu le jour. Certains d’entre eux se sont appuyés sur l’équation universelle de perte de sol (USLE) de Wischmeier et ses versions modifiées (MUSLE) et révisées (RUSLE).

Présentation du modèle USLE

24Le modèle USLE est basé sur une fonction linéaire qui s’adapte aux SIG et qui fait intervenir la combinaison spatiale des différents facteurs liés à l’érosion en nappe. Il s’agit d’un modèle de type empirique puisqu’il est basé sur des observations et des statistiques. Dans ce sens, les paramètres du modèle doivent être calibrés selon les conditions physiques du milieu. Notons, par ailleurs, que ce modèle n’est appliqué que pour quantifier l’érosion hydrique en nappe.

25L’USLE fait appel à cinq facteurs qui permettent d’obtenir une estimation de l’érosion (A) en tonnes/hectare /an.

26A = R * K * L S * C * P

27R : facteur d'érosivité des pluies exprimées en MJ/ mm /ha-1.h-1 ;

28K : facteur d'érodibilité des sols exprimés en t. ha /MJ-1.mm-1 ;

29LS : facteur de la pente (sa longueur en mètre et son inclinaison en %) ;

30C : facteur adimensionnel de la couverture végétale et des pratiques culturales (entre 0 et 1) ;

31P : facteur adimensionnel relié aux pratiques de conservation des sols (entre 0 et 1) ;

32A : perte moyenne annuelle en sol en t/ha/an.

Application du modèle USLE

33Bien que les facteurs liés aux processus érosifs dépendent d'une gamme de paramètres complexes interagissant entre eux, certaines des variables devant être prises en considération font maintenant l'objet d'un consensus auprès de la majorité des chercheurs travaillant sur cette question.

34L’érosivité des précipitations R a été définie selon la formule de Wischmeier et Smith (1978) comme le produit de l’énergie cinétique totale multipliée par l’intensité maximale des précipitations pendant 30 minutes.

35Par ailleurs, pour remplacer les données liées à l’énergie cinétique des précipitations qui font défaut dans la zone d’étude, nous avons calculé le facteur d’érosivité en fonction des moyennes mensuelles et annuelles des précipitations couvrant une période de 25 ans (de 1992 à 2017) de 9 stations pluviométriques situées dans le secteur d'étude et ses environs. L’indice d’agressivité R a été calculé sur la base de l’équation d’érosivité de Rango et Arnoldus (1987) :

36Pi : précipitations mensuelles ;

37P : précipitations annuelles ;

38R : exprimé en mm/an.

39Le facteur R a été calculé pour chaque station séparément et les données ont ensuite été spatialisées sur l’ensemble du terrain par la méthode d’interpolation « IDW » de « Spatial Analyst ».

40Le facteur K est la mesure quantitative de la sensibilité ou de la résistance inhérente d'un sol à l'érosion et de l'incidence du sol sur le volume et le débit de ruissellement (Wall et al., 2002). Le calcul de la valeur K est basé sur des paramètres liés à la texture, à la structure et à la perméabilité du sol.

41La valeur K d'un sol peut être calculée en utilisant la formule de (Wischmeier et Smith, 1978) :

42Où :

43M : (pourcentage de limon + sable très fin) x (100 - pourcentage d'argile) ;

44a : pourcentage de matières organiques ;

45b : code de structure des sols utilisés dans la classification des sols ;

46c : classe de perméabilité des profils.

47Faute de données précises sur les sols, il est alors possible d’obtenir le facteur K en utilisant le tableau établissant la correspondance entre les textures standards et le facteur K en s’appuyant sur les textures obtenues de la carte agricole. Et encore par le recodage d’après les valeurs bibliographiques et des zones voisines comme c’est le cas du bassin versant de l’Oued el Kébir à Siliana (Ben Ghazi et Khmissi, 2019) ou le bassin versant de l'Oued Barbara (Souadi, 2011).

48Ce facteur permet de mesurer les effets de l'angle et la longueur de la pente sur l'érosion. Leur action peut se résumer par le fait qu'elle favorise le transport des particules du sol par l'eau. Avec l'accroissement du gradient et de la longueur de la pente, la vitesse et le ruissèlement augmentent, ce qui expose le sol aux différents processus de l’érosion hydrique.

49Le facteur topographique (LS) a été calculé à partir de l’inclinaison des pentes et de sa longueur par la formule de Stone et Hilborn (2012) :

50Les valeurs de facteur C dépendent de l’espèce végétale, du stade de sa croissance ainsi que de sa densité. Soulignons, par ailleurs, que le modèle USLE considère les zones agricoles comme protégées si elles sont occupées par des cultures d’hiver. Elles sont nues lorsque l’espace est occupé par des cultures d’été. L’élaboration de la carte d’occupation des sols de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath est basée, essentiellement, sur les données issues de la carte agricole de la région. Les résultats sont validés par l’interprétation des images de très haute résolution spatiale (THRS) de Google Earth et par des prospections de terrain. Les estimations du facteur C varient entre 1 pour un sol nu et 0 pour un sol complètement couvert (Wischmeier et Smith, 1978).

51Le facteur des pratiques antiérosives (P) reflète les techniques et les méthodes agricoles déployées pour la lutte contre l’érosion hydrique des sols. Les actions de conservation du sol couramment utilisées sont généralement représentées par la culture en courbes de niveau, la culture en bandes alternées, les terrasses et la végétalisation des versants. La valeur de P pour chacune de ces structures est donnée par la FAO (1977) et Wischmeier et Smith (1978). Ces valeurs de P sont comprises entre 0 et 1, cette dernière valeur étant attribuée aux terrains sur lesquels aucune des pratiques antiérosives citées n’est utilisée.

52Dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, les aménagements antiérosifs ont été identifiés grâce à l’interprétation des photographies aériennes, les travaux du Commissariat Régional de développement agricole (CRDA) et l’observation directe sur le terrain. Les aménagements entrepris dans la zone étudiée sont représentés par les plantations pastorales et arboricoles, de cordons et seuils en pierres sèches de banquettes mécaniques et des ouvrages en gabion. Les labours sont généralement parallèles aux courbes de niveau. Ces aménagements ont été effectués par les services de conservation des eaux et des sols (CES) du CRDA du Kef et du Kasserine et sont observés dans les terres de pentes moyennes et raides.

53Les valeurs de facteur P dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath varient généralement entre 0,1 et 1. La valeur élevée (1) est attribuée aux zones non protégées ; alors que la valeur 0,1 concerne les secteurs aménagés par les techniques de protection antiérosive et les pratiques culturales. Les ouvrages de protection en banquettes sont bien répandus dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath. Nos prospections sur terrain ont révélé que le labour des terres agricoles se fait, le plus souvent, au sens inverse de l’inclinaison de la pente, ce qui minimise les effets de l’érosion hydrique (Figure 6).

Figure 6. Carte des aménagements antiérosifs

Figure 6. Carte des aménagements antiérosifs

C’est la technique des banquettes qui est la plus abondante dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath.

Résultats et discussions

Spatialisation des paramètres de l’érosion hydrique en nappe

54Vu l’importance de l’application du modèle USLE conjugué à l’utilisation des Systèmes d’information géographiques (SIG), la présente étude vise la quantification de l’érosion hydrique en nappe et de sa spatialisation au niveau de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath.

55La réalisation de tels objectifs se fait à travers deux axes complémentaires :

  • La cartographie des facteurs déclencheurs des processus de l’érosion en utilisant le SIG qui permet d’intégrer les différentes caractéristiques de la zone d’étude et d’agencer les informations spatiales ;

  • L’élaboration d’une base de données dynamique des facteurs liés à l’érosion hydrique tout en localisant les secteurs potentiellement susceptibles de fournir des quantités de sédiments par l’intégration du modèle universel des pertes en sol USLE de Wischmeier et Smith dans le SIG.

56L’examen de la carte de répartition du facteur d’érosivité (R) montre que les valeurs semblent presque similaires (46,67 et 59,54 millimètres par an), à l’exception de la station de Bou El Hanech où la valeur diminue à 38,54 millimètres par an (Tableau 2 en annexe). D’une façon générale, dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, les pluies moyennes annuelles présentent une agressivité, relativement, modérée avec une valeur estimée à 52,38 (millimètres par an). Les valeurs augmentent à partir du fond de la vallée de l’Oued Sarrath vers les extrémités, comme en témoignent les hauts reliefs à l’est (Ain Zerga) avec R= 55,62 (millimètres par an) et au sud (Kalaat Khesba) avec R=59,54 (millimètres par an) (Figure 7).

Figure 7. Carte de répartition spatiale du facteur R

Figure 7. Carte de répartition spatiale du facteur R

57Les résultats obtenus du facteur (K), permettent de déterminer le degré de sensibilité des sols à l’érosion hydrique. Ils montrent qu’environ 44,38 % des sols de la région d’étude sont marqués par une érodibilité très élevée atteignant une valeur de 0,61 tonne par hectare par an, alors que 44,12 % de la superficie totale possède une érodibilité moyenne entre 0,31 et 0, tonne par hectare par an et que 8,08 % de la surface totale ont une faible érodibilité (Tableau 3 en annexes).

58Des échantillons du sol pris du fond de la vallée de Sarrath ont été confiés au service pédologique du commissariat régional au développement agricole (CRDA) du Kef pour être soumis aux analyses pédologiques et granulométriques. Les résultats obtenus montrent bel et bien que les sols, à certains endroits de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, sont de faible teneur en matière organique et en carbone avec des valeurs généralement inférieures à 2 %. De telles propriétés pédologiques donnent aux sols une structure peu compacte susceptible aux effets des différents agents de l’érosion (Tableau 4 en annexes). Les sols sont à dominance limono-argileuse avec une texture très fine et lisse, ce qui favorise le ruissellement aux dépens de l’infiltration. Ces sols se transforment en carapace résistante favorisant le ruissellement superficiel (Tableau 4 en annexes).

59La lecture de la carte de la répartition de l’érodibilité et de la carte pédologique montre une parfaite correspondance entre les valeurs de K et le type du sol. Ainsi, la limite supérieure 0.61 tonne par hectare par an a été attribuée aux sols peu évolués d’apports modaux, qui présentent une forte érodibilité. Il s’agit des formations pédologiques très tendres et facilement érodables. Alors que les rendzines et les sols bruns calcaires sont moyennement érodables. La limite inférieure 0,15 a été attribuée aux lithosols qui sont relativement résistants à l’érosion grâce à la forte teneur argileuse (Figure 8).

Figure 8. Carte de répartition spatiale du facteur K

Figure 8. Carte de répartition spatiale du facteur K

60Le facteur (LS) montre un faible rôle dans la quantification de l’érosion au niveau de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath. Une grande partie (94,4 %) de la superficie totale de la moyenne vallée est caractérisée par une pente faible à moyenne avec un facteur LS inférieur à 1. La quasi-totalité des terres sont des plaines à topographie plane, avec des pentes toujours faibles. Une telle topographie de bas-fonds occupe de vastes superficies, notamment dans la partie centrale de la moyenne vallée. En se dirigeant vers les bordures de la région d’étude, la déclivité s’accroit progressivement. Par endroits, le contact entre les bas-fonds et les reliefs avoisinants se fait d’une façon brutale avec des versants en abrupt et dressés à la verticale, comme en illustre le massif de Kalaat Senan.

61D’une façon générale, les valeurs du facteur LS ne sont que localement importantes, notamment au niveau des reliefs les plus volumineux de la région. Les chiffres supérieurs à 2 ne s’affichent qu’à environ 5,5 % seulement de la superficie totale de la région d’étude (Figure 9).

Figure 9. Carte de répartition spatiale du facteur LS

Figure 9. Carte de répartition spatiale du facteur LS

62La région d’étude se caractérise par une variabilité en couverture végétale. Les valeurs varient de 1 pour les sols nus où les pertes sont intensifiées jusqu’à 0,13 sous la forêt de pin d’Alep peu anthropisée. Dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, le taux de la couverture végétale est faible avec, toutefois, une différence spatiale nette d’un endroit à l’autre :

  • La première classe occupe une grande partie de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath et se caractérise par un taux faible de couverture végétale. Les sols nus représentent environ 24,81 % de la superficie totale tandis que les céréales et les cultures d’été couvrent 43,49 %. Les terrains peu couverts dominent les bas-fonds de la vallée principale.

  • Une seconde classe, peu étendue, occupe seulement 2985,63 hectares soit 4,22 % de la superficie totale. Elle est essentiellement représentée par la culture maraichère, l'arboriculture, les vergers et les oliviers, avec des valeurs qui varient de 0,3 à 0,5.

  • Une troisième classe couvre 26,57 % de la superficie notamment sur les crêtes. Elle est bien protégée (C ≤ 2.5) par des essences forestières de type pin d’Alep, des formations de maquis/garrigue ou de matorral et par les parcours (Figure 10).

Figure 10. Carte de répartition spatiale du facteur

Figure 10. Carte de répartition spatiale du facteur

63L’examen de la carte liée à la répartition spatiale de facteur (P) montrent la coexistence de deux grandes classes de valeur P (Figure 11). Une première classe où les valeurs de P sont faibles (P<0,55). Elle s’étend sur une superficie de 11427,84 hectares, soit 16,38 % de la superficie totale de la zone à l'étude. Les valeurs faibles de P sont visibles là où les valeurs des pentes sont inférieures à 12 %.

64Ces endroits bénéficient d’une bonne protection par les aménagements de lutte antiérosive appliqués par les services de conservation des eaux et des sols (CES). Ils sont aussi associés à des reliefs moins pentus où le labour s’effectue perpendiculairement à la pente (Photo 5 en annexes). Une deuxième classe, la plus étendue, est marquée par des valeurs élevées de P (P>0, 55). Elle occupe environ 58316,18 hectares, soit 83.61 % de la surface totale de la moyenne vallée. Les terrains prédominent, surtout les piémonts et les versants à pentes (de modérées à raides) et peu protégés par l’arboriculture (Tableau 5 en annexes). Soulignons par ailleurs que 4 % seulement de la superficie totale où P = 1 sont des terrains pentus et totalement dépourvus des structures d’aménagement antiérosif.

Figure 11. Carte de répartition spatiale du facteur P

Figure 11. Carte de répartition spatiale du facteur P

Essai de quantification et de spatialisation de perte en sol (A)

65Après avoir évalué les différents paramètres du modèle USLE qui contrôlent les processus de l’érosion hydrique dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, il s’agit maintenant d’intégrer les résultats de ces analyses dans le modèle général et de quantifier les pertes en sol dues à l’érosion hydrique en nappe. Le croisement des données s’effectue par la multiplication des valeurs de cinq facteurs : l’érosivité des précipitations, l’érodibilité des sols, la topographie, l’occupation du sol et les techniques de lutte antiérosive. L’intégration des différentes valeurs dans un Système d’information géographique nous a permis d’évaluer les quantités des terres potentiellement érodables en tonne par hectare par an sur l’ensemble de la zone d’étude (Figure 12).

Figure 12. Carte des pertes en sol

Figure 12. Carte des pertes en sol

La carte de sensibilité à l’érosion hydrique en nappe fait apparaître des taux de perte en sols de grande variabilité spatiale. Les processus de l’érosion hydrique en nappe ont bien fonctionné aux endroits accidentés où se combinent la déclivité avec l’absence de moyens de protection. Ailleurs, aux bas-fonds, c’est plutôt la dynamique d’alluvionnement qui domine.

66La méthodologie utilisée nous a permis d’établir la carte du risque de l’érosion hydrique en nappe. Elle fait apparaitre que les pertes totales moyennes annuelles des sols dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath sont de 1654253,935 tonnes par an (Tableau 6 en annexes). La contribution de chaque facteur dans le processus de l’érosion hydrique en nappe varie dans l’espace. Le poids de la pente, par exemple, est déterminant dans les zones à topographie accidentée beaucoup plus que les autres facteurs. Une telle déclivité perd son importance dans le déclenchement des processus de l’érosion, lorsque la zone est protégée par un couvert végétal forestier satisfaisant.

Interprétation des résultats

67Seuls les processus de l’érosion hydrique en nappe sont pris en considération dans la modélisation des pertes en sol. Les résultats issus de la carte de perte des sols (Figure 12) montrent bel et bien que les sédiments perdus varient de 0 à 458 tonnes par hectare par an. La perte en sol est en moyenne de 23,71 tonnes par hectare par an. Cette valeur moyenne est similaire à celle estimée ailleurs en Tunisie. Dans les bassins versants en zones semi-arides, la perte moyenne annuelle en sol est estimée à 23,0  tonnes par hectare par an (Khemiri et Jebari, 2021). D’autres travaux élaborés en Tunisie steppique, en utilisant l’équation universelle USLE, ont donné des résultats comparables (Ben Rhouma et al., 2018). Les études menées au Maroc ont montré des valeurs de perte en sol de grande variabilité spatiale, qui peuvent dépasser par endroits 10 tonnes par hectare par an (Ennassiri et Mouak, 2021).

68Dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, comme dans les autres régions d’environnements comparables, les pertes en sol montrent une très grande variabilité spatiale. Les zones à grands risques érosifs occupent généralement les secteurs pentus comme les collines, les piémonts et les versants. Ces secteurs en pentes fortes et assez fortes sont aussi dominés par des affleurements tendres et semi-tendres favorables à l’érosion hydrique. Les secteurs potentiellement érodables montrent une extension spatiale réduite puisqu’ils n’occupent que 1,57 % de la superficie totale de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath (Photo 6 en annexes). En revanche, les terrains de faible risque occupent la majeure partie de la zone d’étude et s’étendent sur 88,42 % de la surface totale. Ils occupent tout particulièrement le fond de la vallée de l’Oued Sarrath qui a joué le rôle de réceptacle de sédiments et d’alluvions. À ces endroits, le terrain est dominé par une topographie plane. Une telle platitude d’origine alluviale explique la vocation culturale de ces bas-fonds.

69Le taux de perte en sol dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath souligne une grande variabilité spatiale. Il est important là où le relief est doté d’une topographie pentue. Dans de telles conditions, un rapport de corrélation est souvent établi entre la déclivité du relief et l’intensité des pluies. À cette intensité pluviométrique s’ajoute la part des pluies automnales et estivales qui surviennent sur des versants amoindris de leur couvert végétal. En revanche, le taux de perte en sol est qualifié de faible à modéré sur le reste de la région d’étude. Rappelons aussi que l’influence de la couverture végétale sur les processus de l'érosion hydrique est loin d’être négligeable. Les endroits les plus touchés sont les moins couverts. L'interception de la pluie par la végétation arborée ne fait que minimiser le choc causé par les averses sur les sols. En somme l’application du modèle empirique USLE apporte une information intéressante quant aux processus érosifs en cours dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath.

70Cependant, les limites du modèle sont bien soulignées dans la littérature. Les résultats obtenus de cette étude confirment certaines d’entre elles : le modèle ne s’applique qu’à l’érosion en nappe et les quantités de pertes en sol estimées n’incluent pas les pertes résultantes de l’érosion linéaire ou celle de masse. Il sous-estime donc le taux d’envasement des barrages et les lacs collinaires existants dans la zone d’étude. Le manque des données sur les précipitations torrentielles et l’intensité des averses nous ont obligés de travailler sur des pluies moyennes qui ne reflètent pas toujours la réalité du régime pluviométrique. Ces précipitations moyennes ne nous permettent pas d’avoir une idée bien précise sur l’érosion hydrique en nappe qui se déclenche sous l’effet des averses.

71Par ailleurs, il ne faut pas oublier les effets des précipitations estivales qui caractérisent notre zone d’étude et qui entrainent parfois des crues catastrophiques des oueds. À ce propos, la méthode d’interpolation des données climatiques (pourtant très précise) sur la zone d’étude est critiquable étant donné le nombre restreint de stations d’enregistrements et leur inégale répartition. Malgré ses limites, le modèle USLE apporte une aide importante aux décideurs et aux aménageurs pour simuler des scénarios d’évolution de la région et planifier des actions de conservation des sols, surtout aux endroits où l’érosion en nappe prédomine.

Conclusion

72La présente étude a mis en exergue le problème de l'érosion hydrique en nappe dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath, région réputée depuis longtemps pour la fertilité de ses sols et sa vocation agricole. Le patrimoine en sol subit les effets négatifs des conditions naturelles et anthropiques contraignantes. La sécheresse prolongée depuis plusieurs décennies et le déboisement continu de son couvert végétal sont les marqueurs d’une dégradation environnementale qui s’amplifie au fil des années par l’intervention anthropique, souvent inappropriée. Manifestement, la région voit la fertilité de ses sols s’atténuer d’une façon irréversible.

73Cette étude fait appel à une méthodologie qui a permis la spatialisation et la quantification de l’érosion hydrique en nappe. Il s’agit d’une application de l’Équation universelle de pertes en sol sur un terrain relativement vaste et anthropisé. L’application de ce modèle nous a permis d’estimer la quantité des sédiments susceptible d’être détachée par l’érosion hydrique en nappe (tonne par hectare par an). L’intégration de ce modèle empirique dans ArcGIS permet de gérer d’une façon rationnelle plusieurs données qualitatives et quantitatives relatives aux différents facteurs intervenant dans l’érosion hydrique en nappe.

74Les résultats de l’application du modèle RUSLE ont montré que la perte moyenne des sols par les processus de l’érosion en nappe est de l’ordre de 23,71 tonnes par hectare par an. Une telle valeur dépasse la limite moyenne de tolérance de l’érosion des sols (7 tonnes par hectare par an) (Bouguerra, 2018). En somme, malgré son inégale répartition spatiale, l’érosion hydrique en nappe est un problème sérieux qui menace la fertilité des terres agricoles dans une région réputée pour sa vocation culturale. Avec des valeurs de sols perdus, qui peuvent atteindre les 458,945 tonnes par hectare par an, le risque de dégradation environnementale irréversible est à prendre au sérieux. Si on ajoute les autres aspects de l’érosion des sols, notamment l’érosion hydrique linéaire et l’érosion éolienne, la situation devient alarmante.

75Il est certain que de telles dégradations ont entrainé de lourdes répercussions socio-économiques sur les populations locales, ce qui explique l’importance de l’exode rural vers la capitale et les grandes villes du Sahel tunisien. On pense que les facteurs naturels, et tout particulièrement le régime pluviométrique torrentiel, ont lourdement pesé sur les processus de la dégradation environnementale. À ces facteurs naturels, on ajoute l’action anthropique inappropriée, qui a amplifié la fragilité du milieu naturel. Par ses pratiques imprévoyantes, l’Homme a contribué à la déstabilisation du milieu naturel de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath. En perspective, il serait souhaitable d’envisager un plan d’aménagement antiérosif qui intègre tous les intervenants dans le domaine agricole et environnemental, dans le but de prendre les décisions efficaces pour protéger les sols, et empêcher l'envasement du barrage de Sarrath mis en service en 2016. Par ailleurs, il est indispensable de mettre en place un système agroforestier rigoureux pour réduire les risques liés à l'érosion hydrique des sols.

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Annexe

Photo 1. Alluvions quaternaires fossilisant la plaine de Sarrath

C’est le fond de la vallée de l’Oued Sarrath. Sur cette berge, on note l’importance de l’alluvionnement, notamment au cours de l’Holocène. Ici, s’alternent des lits clairs d’origine alluviale avec des lits de couleur sombre traces d’hydromorphisme qui a régné au cours de certaines périodes dans la région. Une telle situation témoigne d’une dynamique hydraulique loin d’être stable.

Photos 2, 3 et 4. Déprise rurale et abandon des terres agricoles dans la région de Sarrath

La région objet de notre étude, qui fait partie du Haut-Tell tunisien, est réputée, depuis sa longue histoire par sa vocation agricole. Connue, depuis l’Antiquité, sous l’appellation de « grenier de Rome », le Haut-Tell a toujours ravitaillé les besoins des centres urbains en Tunisie et ailleurs. Aujourd’hui, une déprise rurale quasi-totale marque la région de Sarrath, ce qui explique la dégradation de son potentiel agricole.

Photo 5. Banquettes mécaniques et labour en courbe de niveau aux environs de Mahjouba

Aménagements antiérosifs en banquettes. On note l’efficacité de telles structures, notamment lorsque ’elles sont associées à des pratiques culturales appropriées dans la conservation des sols dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath.

Photo 6. Traces de l’érosion sur les bordures des plaines (Plaine de Sidi Shil)

Traces de l’érosion hydrique en nappe sur les bordures de la plaine de Sidi Shil. A ces endroits, les sols se trouvent remarquablement appauvris et dépourvus de sa matière organique.

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Table des illustrations

Titre Figure 1. Carte de localisation de la moyenne vallée de l'Oued Sarrath
Légende La moyenne vallée de l’Oued Sarrath se situe en Tunisie septentrionale et occupe une région de transition entre le Haut-Tell et les Hautes Steppes.
URL http://journals.openedition.org/vertigo/docannexe/image/40615/img-1.png
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Titre Figure 2. Carte hypsométrique
Légende Le fond de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath est dominé par une topographie déprimée et d’altitude modeste.
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Titre Figure 3. Carte des pentes
Légende La bonne partie de la moyenne vallée de l’Oued Sarrath est dominée par des pentes faibles. Les pentes fortes ne sont visibles qu’au niveau des reliefs accidentés. 
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Titre Figure 4. Carte du réseau hydrographique
Légende Le réseau hydrographique est bien hiérarchisé selon l’Oued Sarrath, l’artère principale de la région qui se débouche dans l’Oued Mellègue à quelques dizaines de kilomètres vers le nord. L’écoulement est de type intermittent.
URL http://journals.openedition.org/vertigo/docannexe/image/40615/img-4.jpg
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Titre Photos 1. Traces d’anthropisation ancienne au fond de la vallée de Sarrath
Légende Photo en bas : L’entaille que l’Oued Sarrath dégage dans la plaine de Sidi Shil montre, bel et bien, que l’alluvionnement historique a été dérangé par l’intervention de l’Homme. Les séquences sédimentaires ont été entrecoupées par des remblaiements d’origine anthropique ce qui témoigne d’une forte anthropisation de la région ; Photo à gauche en haut : C’est la berge gauche de l’Oued Sarrath qui recèle les traces d’anciennes installations hydrauliques ce qui témoigne que la vallée a été attractive depuis la période antique ; Photo à droite en haut : traces de remblaiement d’une « Ramadiat » appelée aussi «Escargotière » traces d’un mode de vie sédentaire des sociétés préhistoriques, notamment au cours du Capsien. C’est sur les berges de la vallée principale de l’Oued Sarrath que les « Ramadiats » sont remarquablement abondantes.
URL http://journals.openedition.org/vertigo/docannexe/image/40615/img-5.png
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Titre Figure 5. Carte d'occupation du sol
Légende C’est la culture annuelle céréalière qui domine les bas-fonds de la vallée. Les crêtes se sont sévèrement dégradées avec une couverture arborée remarquablement clairsemée.
URL http://journals.openedition.org/vertigo/docannexe/image/40615/img-6.jpg
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Titre Figure 6. Carte des aménagements antiérosifs
Légende C’est la technique des banquettes qui est la plus abondante dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath.
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Titre Figure 7. Carte de répartition spatiale du facteur R
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Titre Figure 8. Carte de répartition spatiale du facteur K
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Titre Figure 9. Carte de répartition spatiale du facteur LS
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Titre Figure 10. Carte de répartition spatiale du facteur
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Titre Figure 11. Carte de répartition spatiale du facteur P
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Titre Figure 12. Carte des pertes en sol
Légende La carte de sensibilité à l’érosion hydrique en nappe fait apparaître des taux de perte en sols de grande variabilité spatiale. Les processus de l’érosion hydrique en nappe ont bien fonctionné aux endroits accidentés où se combinent la déclivité avec l’absence de moyens de protection. Ailleurs, aux bas-fonds, c’est plutôt la dynamique d’alluvionnement qui domine.
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Pour citer cet article

Référence électronique

Chérifa Aissaoui et Abdelhamid Ben Ghazi, « Quantification de l’érosion hydrique en nappe dans la moyenne vallée de l’Oued Sarrath (Haut-Tell, Tunisie) »VertigO - la revue électronique en sciences de l'environnement [En ligne], Regards / Terrain, mis en ligne le 31 juillet 2023, consulté le 30 septembre 2023. URL : http://journals.openedition.org/vertigo/40615 ; DOI : https://doi.org/10.4000/vertigo.40615

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Auteurs

Chérifa Aissaoui

Département de géographie, Faculté des lettres, des arts et des humanités, Laboratoire de recherche « Géomatique et Géosystèmes LR 19ES07 », Université de la Manouba, Tunisie, adresse courriel : cherifa.aissaoui@yahoo.com

Abdelhamid Ben Ghazi

King Khalid University, Faculty of Humanities, Department of Geography, Abha, Saudi Arabia, Département de géographie, Faculté des lettres, des arts et des humanités, Laboratoire de recherche « Géomatique et Géosystèmes LR 19ES07 », Université de la Manouba, Tunisie, adresse courriel : benghaziabdelhamid@yahoo.fr

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