Comment faire face à l'érosion hydrique ?

L'érosion résulte de l'action des forces naturelles sur les sols et autres matériaux terrestres. Le déplacement des particules de sol par la force de l'eau, suivi de leur transport loin de leur emplacement initial, peut être qualifié d'érosion hydrique.

Ce phénomène joue un rôle majeur dans la perte de la couche arable, ces quelques centimètres supérieurs essentiels à tout écosystème pédologique, qui renferment la plus grande partie des nutriments du sol et de la diversité microbienne. Il existe de multiples formes de ce phénomène, chacune modifiant le sol de diverses manières.

Bien que tous les endroits de la planète soient susceptibles d'être érodés par l'eau, les régions au relief accidenté sont généralement plus fortement touchées que celles aux paysages plus plats. Parmi les zones vulnérables figurent celles dont le sol est pauvre en matière organique, celles présentant des couches de sol imperméables et celles aux sols limoneux.

Qu'est-ce que l'érosion hydrique ?

L'érosion hydrique est un processus complexe qui se manifeste sous de nombreuses formes, mais on peut la résumer comme le déplacement du sol par l'eau, loin de son emplacement d'origine. Ce phénomène est dû aux précipitations, à la fonte des neiges, au débit des cours d'eau, au mouvement des glaciers ou aux cycles de gel et de dégel.

Tout comme l'érosion causée par l'eau, elle érodera lentement les paysages au fil du temps si elle n'est pas prise en charge et peut s'avérer très dangereuse pour ceux dont les moyens de subsistance dépendent du maintien de l'intégrité des terres, comme les terres agricoles et les paysages écologiques.

Les différentes formes d'érosion hydrique les plus courantes sont l'érosion en rigoles, l'érosion en ravins, l'érosion par éclaboussures, l'érosion par écoulement en nappe et l'érosion par tunnels, que cet article abordera plus en détail ci-dessous.

Qu’est-ce qui provoque l’érosion hydrique ?

Comme de nombreux phénomènes environnementaux, l'érosion peut être naturelle ou accentuée par nos activités, ces dernières étant la conséquence directe ou indirecte de nos actions. Par exemple, l'érosion des berges par les cours d'eau sur des centaines d'années est une forme naturelle d'érosion hydrique qui se produirait avec ou sans intervention humaine.

À l'inverse, l'érosion hydrique intensifiée ou provoquée par notre activité peut inclure tout ce qui va des inondations et de la dégradation des terres agricoles qui en résulte, dues à une irrigation inadéquate, à la fonte accélérée des glaciers causée par l'effet de serre accru dû à la pollution d'origine humaine.

Il peut être difficile de déterminer la cause exacte de l'érosion hydrique compte tenu des interactions complexes présentes dans les systèmes écologiques et physiques touchés, mais il est clair que notre activité en a augmenté les niveaux globaux, notamment dans les principales régions agricoles du monde.

Cependant, la principale cause de l'érosion hydrique des terres agricoles peut être attribuée à plusieurs activités intentionnelles ou non intentionnelles telles qu'une irrigation inappropriée, une qualité et une quantité inadéquates d'engrais, une disponibilité en eau extrême ou insuffisante, des pratiques agricoles nuisibles, etc.

Les facteurs suivants déterminent son ampleur :

1. Caractéristiques des précipitations :

Les précipitations sont considérées comme la principale cause de l'érosion hydrique, car la majeure partie de l'eau circule dans le cycle de l'eau sous forme de pluie. De plus, l'intensité, la quantité et la répartition saisonnière des précipitations ont une influence considérable sur ce phénomène.

Il est évident que plus l'intensité et la quantité des précipitations sont élevées, plus la probabilité de dégâts importants est grande. De plus, la répartition saisonnière des précipitations joue un rôle majeur, notamment dans le contexte actuel de changements climatiques, car l'irrégularité des pluies constitue un problème croissant pour les systèmes agricoles pluviaux à travers le monde.

2. Caractéristiques du bassin versant :

Un bassin versant est une étendue de terre qui partage un exutoire commun avec un cours d'eau. Son existence au sein d'un bassin versant dépend largement de plusieurs caractéristiques de ce dernier, telles que sa taille, sa forme et sa pente, ainsi que la présence ou l'absence d'un chenal d'écoulement bien défini.

Comme mentionné précédemment, une zone en forte pente est plus exposée à l'érosion hydrique, car l'effet de l'eau est accentué par la gravité. Un bassin versant bien drainé présente moins de risques d'érosion hydrique qu'un bassin sans cours d'eau.

3. Caractéristiques du sol :

Les sols varient d'un endroit à l'autre et chaque type de sol réagit différemment à l'érosion hydrique. Les propriétés du sol qui influencent cette réaction sont ses propriétés physiques (texture, structure, porosité et densité), ses propriétés chimiques (pH, capacité d'échange cationique et teneur en éléments nutritifs) et ses propriétés biologiques (présence ou absence de végétation, de micro-organismes et de faune du sol).

4. Caractéristiques atmosphériques :

Les conditions climatiques et météorologiques de la région contribuent également de manière significative à l'érosion hydrique. Les phénomènes météorologiques peuvent affecter le cycle hydrologique ainsi que le cycle biologique de la végétation, ce qui, en retour, a des répercussions sur l'érosion.

Types d'érosion hydrique

Il existe cinq principaux types d'érosion hydrique, chacun résultant de circonstances ou d'événements météorologiques distincts, et dont beaucoup sont interdépendants. Certains sont plus graves que d'autres, comme l'érosion en ravins et en tunnels, et tous sont des phénomènes naturels que l'activité humaine, notamment dans les zones agricoles, a accentués.

1. Érosion par éclaboussures

L'érosion par éclaboussure se produit lorsque les gouttes de pluie frappent la couche arable fragile, créant un petit cratère qui peut s'élargir avec le temps. Généralement, ce sont des particules de sol isolées ou de petite taille qui sont arrachées à la structure principale du sol.

L'explication scientifique de l'effet d'éclaboussure des gouttes de pluie est qu'un corps en mouvement (en chute libre) possède une énergie cinétique et que, lors de l'impact, cette énergie est transférée pour déloger les particules de sol du sol.

Bien que chaque épisode d'érosion hydrique ait un impact moindre que d'autres types d'érosion mentionnés ici, c'est l'effet cumulatif d'innombrables gouttes de pluie qui rend l'érosion significative. L'érosion par éclaboussures est particulièrement préoccupante dans les zones totalement dépourvues de végétation.

2. Érosion de la nappe

L'érosion en nappe est l'érosion du sol en fines couches par un excès d'eau s'écoulant en nappe à la surface. Lorsque la quantité de pluie ou d'eau sur un terrain dépasse sa capacité d'absorption, l'eau ne peut s'infiltrer et emporte avec elle une fine couche de sol en ruisselant vers le bas de la pente.

L'érosion en nappe se définit comme le débordement d'eau en une couche uniforme à la surface du sol, érodant les particules fines et légères qui la composent. Ce phénomène est lié à la formation de ravins, où les fortes pluies dépassent la capacité d'absorption du sol.

Sur une colline ou un terrain en pente, cela peut entraîner l'accumulation de particules de sol en un monticule au bas de la pente, et même la formation d'un rigole dans la couche superficielle.

3. Érosion en rigoles

De même que l'érosion en nappe engendre l'érosion en rigoles, cette dernière conduit inévitablement à l'érosion en ravins si elle n'est pas traitée. Une rigole se définit comme un chenal peu profond formé par l'érosion hydrique et dont la largeur et la profondeur n'excèdent généralement pas 30 à 50 cm.

Il s'agit du début du développement de chenaux d'écoulement d'eau qui, avec le temps, augmentent en profondeur et en largeur à mesure qu'ils érodent de plus en plus la roche. matériaux du sol et le transporte en aval par les rigoles.

On les trouve généralement dans les zones vallonnées ou en pente, ainsi que dans les zones où le sol est nu et vulnérable à l'érosion, comme les zones déboisées ou les terres agricoles commerciales.

4. Érosion en ravins

L'érosion en ravins est un type d'érosion hydrique avancée qui résulte de la formation de rigoles qui s'approfondissent jusqu'à devenir progressivement des tranchées profondes et larges, beaucoup plus difficiles à réparer et très peu pratiques pour les machines agricoles.

L'eau qui s'écoule dans les ravins est souvent de moins bonne qualité car elle contient une forte concentration de sédiments et de particules de sol, contribuant ainsi à l'érosion du paysage.

Les ravins constituent un problème majeur pour la productivité des terres agricoles, ainsi que pour tout autre usage des terres, car leur réparation exige plus de temps et d'efforts et, s'ils ne sont pas corrigés correctement et dans des conditions favorables, ils peuvent continuer à s'étendre jusqu'à rendre la totalité du terrain inutilisable.

Dans les zones où l'on trouve des ravins profonds, la charge sédimentaire des rivières en aval constitue également un problème sérieux.

5. Érosion du tunnel

L'érosion par tunnel est un type unique d'érosion hydrique souterraine, généralement causée par la pénétration de l'eau dans une zone souterraine creuse qui déplace ensuite les particules de sol de leur emplacement d'origine sous la surface du sol, formant ainsi des tunnels.

Ce type d'érosion est très dangereux car il peut rester invisible pendant un certain temps, mais il crée des paysages instables, sujets à l'effondrement. L'érosion en tunnel se rencontre principalement dans certains types de sols, comme le sodosol, qui possède un sous-sol instable.

L'érosion par tunnels se produit lorsque l'eau pénètre dans le sol par des trous ou des fissures formés par les racines des arbres ou d'autres facteurs. Ce phénomène affecte gravement la capacité de rétention d'eau du sol.

Gestion de l'érosion hydrique

Elle se présente sous diverses formes et à différents degrés de gravité, entraînant toutes une dégradation des sols et une perte de leur capacité productive.

Bien que les solutions les plus précises et efficaces pour lutter contre l'érosion hydrique dépendent de facteurs tels que topographie, végétation, conditions atmosphériques, etc., il existe des méthodes ou pratiques établies qui, seules ou en combinaisons indifférentes, peuvent être utilisées pour prévenir, atténuer ou réduire l'action et ses impacts :

1. Choisir une utilisation appropriée des terres

L’utilisation choisie pour un terrain donné doit correspondre au type de sol et à sa vulnérabilité à l’érosion. La localisation, ainsi que les caractéristiques physiques et chimiques du sol, doivent guider ce choix.

Par exemple, les pentes abruptes sont les mieux adaptées à la production de cultures fourragères, tandis que les forêts constituent une utilisation appropriée des terres marginales aux sols dégradés et peu productifs.

2. Maintenir la matière organique

La matière organique assure la cohésion du sol. Les sols riches en matière organique sont plus stables, présentent une bonne infiltration et une forte capacité de rétention d'eau, ce qui les rend moins vulnérables à l'érosion.

De plus, la matière organique est essentielle à l'activité des micro-organismes et à une meilleure production végétale. Elle contribue également à rendre le sol plus résistant à l'érosion hydrique. Elle est particulièrement efficace pour lutter contre l'érosion en rigoles, l'érosion en nappe, l'érosion en tunnel, etc.

Le maintien d'une teneur élevée en matière organique nécessite généralement de vérifier l'équilibre entre le taux de décomposition et le taux d'accumulation de matière organique. Des pratiques planifiées, telles que la réduction des perturbations de la structure du sol et l'apport de fumier ou le maintien des résidus de récolte, contribuent à établir et à maintenir cet équilibre.

3. Établir une couverture de résidus de récolte

Couvrir le sol en laissant les résidus de récolte sur place est une méthode éprouvée pour réduire l'érosion par éclaboussure. Ainsi, l'eau de pluie n'entre pas en contact direct avec le sol et est donc moins sujette à l'érosion. De plus, cette méthode permet de contrôler l'érosion en nappe en réduisant le débit de l'eau en surface.

L’établissement de résidus de récolte s’obtient en réduisant les opérations de travail du sol ou en utilisant la méthode du travail du sol conservateur.

4. Travail réduit du sol

Le labour intensif, pratiqué dans l'espoir d'améliorer la fertilité des sols, les rend cependant plus vulnérables à l'érosion. Il perturbe leur structure, réduit leur taux d'humidité et les expose davantage aux éclaboussures de pluie.

La réduction des opérations de labour ou le recours à des méthodes alternatives sont donc essentiels pour lutter contre tous les types d'érosion.

5. Utiliser le semis direct ou le semis sans labour

Le semis direct et le travail zéro du sol sont deux méthodes efficaces pour lutter contre l'érosion des sols et sont souvent utilisées conjointement pour accroître la productivité agricole des terres. Le semis direct permet de répartir uniformément la plupart des résidus de culture sur la parcelle et de laisser les chaumes intacts.

Le semis direct consiste à semer les cultures directement sur les résidus de la culture précédente, en utilisant des engrais et des herbicides pour remplacer le labour, afin de lutter contre les adventices et d'assurer le cycle des nutriments. C'est une méthode économique et avantageuse pour réduire les effets néfastes de l'érosion hydrique tout en augmentant la production.

6. Utiliser la jachère de conservation

Le recours aux jachères s'est avéré une méthode efficace pour revitaliser la productivité des terres en les laissant en friche pendant une ou plusieurs périodes de végétation.

Cependant, des cas d'érosion modérée à sévère sont fréquents dans les jachères laissées sans couverture de résidus de culture, car la teneur en matière organique du sol diminue avec l'augmentation de la décomposition.

Pour résoudre ce problème, la jachère conservatrice laisse les résidus de récolte en jachère, ce qui continue d'alimenter le sol en matière organique tout en réduisant les opérations de labour.

7. Cultiver des plantes fourragères et pratiquer la rotation des cultures

Le recours à la rotation des cultures et l'intégration de fourrages dans cette rotation réduisent considérablement l'érosion hydrique dans les exploitations agricoles. Les fourrages pérennes possèdent un système racinaire fibreux qui protège le sol aussi bien en surface qu'en profondeur.

Le choix du moment opportun pour la rotation des cultures ainsi que des meilleures variétés permet à l'exploitation de maintenir un cycle nutritif sain. Les légumineuses et les céréales, en rotation alternée avec des fourrages, donnent les meilleurs résultats par rapport au témoin.

8. Utiliser le semis direct pour la conversion des pâturages

La méthode de semis direct des cultures dans le gazon permet d'éliminer les besoins importants de labour et de hersage dans les pâturages tout en maintenant la même quantité de rendement. Le semis direct peut être effectué à l'aide d'un disque ou d'un semoir pneumatique.

9. Maîtriser l'érosion sévère

Bien que l’adoption de bonnes pratiques pour lutter contre l’érosion hydrique normale soit efficace, le contrôle des cas graves comme les ravins et la sédimentation extrême nécessite des mesures plus spécialisées telles que :

10. Voies d'eau herbeuses

Comme leur nom l'indique, les voies d'eau enherbées sont des canaux aménagés dans les terres agricoles et recouverts d'herbe pour acheminer d'importantes quantités d'eau vers un exutoire sûr. Ces voies d'eau permettent d'évacuer les eaux excédentaires des terres agricoles sans risque d'érosion des sols.

Cependant, les voies navigables nouvellement construites sont sujettes à l'érosion par l'eau. C'est pourquoi le maintien d'une bonne couverture végétale sur ces voies navigables garantit leur pérennité.

Les voies d'eau enherbées doivent être suffisamment larges pour pouvoir évacuer les volumes d'eau de pointe provenant des orages et de la fonte des neiges et doivent donc tenir compte des données historiques ainsi que de la superficie du terrain à drainer par la voie d'eau.

Lors de la création d'un cours d'eau enherbé, il convient de prévoir une pente douce et de respecter autant que possible le schéma de drainage naturel.

11. Canaux revêtus

Les canaux artificiels, tout comme les ravins naturels, permettent d'évacuer l'excédent d'eau des terres agricoles. Le revêtement des canaux avec des nattes, qui contribuent à limiter l'érosion interne, renforce leur stabilité face à l'érosion des berges et du lit.

Les canaux revêtus peuvent être construits à l'aide de matériaux biologiques tels que gazon, roches et herbes, ainsi que de géotextiles et de béton, deux solutions très efficaces pour limiter l'expansion des ravins et acheminer l'eau de façon périodique sur des pentes jusqu'à 10 %. Ces canaux contribuent également à préserver la qualité de l'eau en aval.

12. Structures en chute libre

Le lit de l'eau est rarement uniforme et plat. Parfois, la différence d'altitude sur une courte distance est suffisamment importante pour accélérer les forces cinétiques et gravitationnelles de l'eau, provoquant ainsi l'érosion.

Dans ces zones, des ouvrages de chute sont construits pour acheminer l'eau en toute sécurité vers les terrains situés en contrebas. Différents types d'ouvrages sont utilisés à cette fin : les ouvrages de chute verticaux, les ouvrages de chute injectés et les ouvrages de chute tubulaires. Parmi eux, les ouvrages de chute tubulaires sont plus faciles et moins coûteux à construire.

13. Coupe transversale d'une structure de descente de tuyau :

Les structures de descente de canalisation peuvent varier en fonction des besoins du site et de la méthode de construction. Les plus simples consistent à installer une canalisation suivant le tracé du canal reliant les niveaux amont et aval.

L'eau qui s'écoule est concentrée à l'entrée du tuyau, puis elle circule à l'intérieur du tuyau avant d'être rejetée dans le canal par la sortie.

Une structure de descente de canalisation plus complexe comprend la construction d'une berme ou d'une zone de stockage en amont où l'eau est retenue temporairement.

Un ou plusieurs tuyaux en plastique munis de petits orifices d'entrée sont installés dans la berme, leurs sorties débouchant sur les canaux situés en contrebas. Ce dispositif permet une évacuation lente de l'eau, et le maintien de l'eau en amont contribue également à augmenter le taux d'humidité.

14. Terrasses

Dans les zones à topographie accidentée, avec des pentes abruptes et continues, les terrasses constituent la meilleure option pour lutter contre l'érosion hydrique et les mouvements de masse tels que les glissements de terrain qu'elle provoque.

L'aménagement de canaux sur des pentes abruptes est difficile et les cours d'eau naturels ne suffisent pas à drainer toute la zone. De ce fait, l'eau a tendance à s'écouler le long de la pente et à s'infiltrer dans le sol en aval. Des terrasses sont aménagées en suivant les courbes de niveau afin de réguler le débit de l'eau.

15. Coupe transversale de la terrasse

L'aménagement de terrasses dans ces zones permet d'intercepter les eaux de ruissellement par les terrasses, et ces eaux sont ensuite évacuées par les canaux qui séparent les terrasses.

La construction de terrasses sur un terrain en pente comprend le découpage ou l'enlèvement de matériaux pour former des canaux et l'utilisation de ces matériaux pour former des terrains plats appelés bermes où sont cultivées les cultures.

La construction de terrasses est relativement coûteuse, mais compte tenu du manque d'alternatives sur les terrains en pente, les terrasses constituent l'une des meilleures options pour maîtriser le terrain, ce qui contribue à stabiliser la pente et à accroître le potentiel productif du sol.

Exemples d'érosion hydrique

On peut observer des exemples d'érosion hydrique partout autour de nous. La forme particulière des collines et des montagnes résulte de l'action constante de l'eau et du vent. En voici quelques exemples :

1. Grottes : Les grottes sont l'une des formations naturelles les plus fascinantes de la planète et se forment en grande partie grâce à l'action de l'eau courante pendant de nombreuses années.

Ce processus est encore exacerbé par l'acide carbonique provenant du carbure de calcium de la roche, ce qui peut donner lieu à des grottes de plusieurs centaines de kilomètres de long, comme la grotte Mammoth aux États-Unis.

2. Érosion des berges fluviales : L'érosion des berges est l'enlèvement des matériaux fluviaux présents sur les berges du cours d'eau, sous l'effet du courant et du martèlement des méandres.

L’érosion des berges est un problème grave dans les systèmes agricoles des plaines inondables, où des milliers d’hectares de terres cultivables disparaissent chaque année à cause de la coupe des berges.

3. Canyons : L'un des plus beaux exemples d'érosion hydrique est le Grand Canyon, formé par l'action érosive du fleuve Colorado il y a des millions d'années.

Le Grand Canyon et d'autres canyons à travers le monde sont des représentations pittoresques de sa puissance.

4. Érosion côtière : L'érosion côtière est l'érosion des terres du littoral qui entraîne la formation de falaises côtières et la disparition régulière des terres côtières.

Conclusion

L'eau est une force naturelle puissante et son effet érosif peut nuire gravement à la productivité agricole, notamment sur les terres marginales. Si les causes de l'érosion hydrique peuvent être à la fois naturelles et anthropiques, certains facteurs, comme les propriétés du sol et les caractéristiques des précipitations, déterminent son ampleur.

De plus, il est préférable d'intervenir le plus tôt possible, car les opérations de labour habituelles et l'adoption de bonnes pratiques agricoles permettent de la contrôler efficacement et à moindre coût. Cependant, une érosion importante causée par l'eau ou un risque d'érosion important nécessitent d'autres mesures telles que des ouvrages de retenue, des terrasses, des voies d'eau enherbées et des canaux revêtus.

En définitive, la lutte contre l'érosion hydrique repose essentiellement sur le maintien d'un couvert végétal dense et de l'intégrité structurale du sol. Sa prévention et son atténuation sont indispensables à la pérennité des activités agricoles.

Questions fréquemment posées

1. Quel type d'érosion hydrique se produit lorsque l'eau s'écoule le long des pentes dans de petits chenaux ?

L'érosion en rigoles se produit lorsque l'eau s'écoule le long des pentes dans de petits chenaux. Elle survient lorsque les eaux de pluie ou de ruissellement créent de petits chenaux peu profonds dans le sol.

L'érosion en rigoles peut être un précurseur de formes d'érosion plus graves si elle n'est pas maîtrisée. Il est important de mettre en œuvre des pratiques de conservation des sols appropriées pour prévenir et atténuer l'érosion en rigoles.

2. Quelle est la force érosive de l'eau ?

La force érosive la plus importante exercée par l'eau est connue sous le nom d'“ érosion en nappe ”. Elle se produit lorsqu'une fine couche d'eau s'écoule sur une grande surface, provoquant le détachement et le transport des particules de sol.

L’érosion en nappe peut être particulièrement dommageable car elle peut entraîner la perte de la couche arable fertile. La mise en œuvre de mesures de conservation des sols, telles que le labour en courbes de niveau et l’aménagement de terrasses, peut contribuer à atténuer les effets de l’érosion en nappe et à protéger les terres.

3. Comment les sols érodés peuvent-ils se retrouver dans une étendue d'eau ?

Les sols érodés peuvent se retrouver dans un cours d'eau par un processus appelé “ sédimentation ”. Lors de l'érosion des sols, les particules de sol érodées sont emportées par le ruissellement ou le vent. Ces particules peuvent ensuite atteindre les rivières, les ruisseaux ou les lacs avoisinants et contaminer l'eau.

La sédimentation représente un risque pour les écosystèmes aquatiques, car elle peut perturber la vie aquatique, dégrader la qualité de l'eau et nuire à la santé globale du plan d'eau. La mise en œuvre de pratiques de conservation des sols et le maintien de bandes végétalisées peuvent contribuer à réduire l'érosion des sols et à prévenir la sédimentation dans les plans d'eau.