DEFINITIONS
Le terme érosion désigne à la fois l’ensemble des actions externes (des eaux, des glaciers, des agents atmosphériques) qui déblaient les minéraux et les matériaux constituants d’un sol et provoquent la dégradation du relief, et le résultat de ces agents externes. Un sol est une pellicule d’altération, formée d’une fraction minérale et de matière organique (humus) recouvrant une roche. Un sol prend naissance à partir de la roche puis il évolue sous l’action des facteurs du milieu, essentiellement le climat et la végétation. La pédologie est l’étude des sols. Sur les hautes terres malgaches, l’érosion hydrique est la plus importante et fréquente forme d’érosion.
EROSION HYDRIQUE
On appelle érosion hydrique l’action de l’eau de pluie, de cours d’eau ou de la nappe phréatique sur les matériaux qui composent le sol. Au contact du sol, les gouttes de pluie acquièrent une énergie cinétique proportionnelle à la hauteur de sa chute. Cette énergie est transférée à la surface du terrain sur les particules fines (argile et limon), qui seront détachées. Lorsque l’intensité de la pluie devient supérieure à la cadence de l’infiltration du sol, l’action de l’impact des gouttes est interrompue car l’eau va commencer à ruisseler et une lame d’eau couvre le sol. Le flux de ruissellement développe une énergie cinétique proportionnelle à la vitesse acquise et est capable d’arracher et déplacer les grains des sols. L’importance de la quantité de matériaux charriés dépend de la vitesse du ruissellement et de la quantité d’eau ruisselante. L’agressivité d’une pluie est donc fonction de son intensité, de la raideur de la pente et de la capacité d’infiltration du terrain. La présence d’eau en permanence dans une nappe phréatique modifie la résistance de la couche à la charge des matériaux situés au-dessus de la nappe. A un certain moment, la nappe sape le lieu d’émergence.
Mouvements de terrain Le détachement des matériaux suite à l’action d’un agent d’érosion dépend de l’agressivité de l’agent d’érosion, de la propriété du sol, de la forme du relief et de la condition climatique de la zone. Les matériaux peuvent partir petit à petit et indépendamment, sous forme dissoute en une coulée boueuse ou parfois même en masse sous forme solide.
Chute des éboulis L’action mécanique qui s’exerce sur la pente forte conduit au détachement immédiat des blocs et à leur chute sur la pente (M DERRUAU, 1995). Les blocs dévalent jusqu’à ce qu’ils trouvent une pente faible.
Eboulement Au lieu de blocs détachés coup par coup, l’éboulement entraîne, par gravité, à sec en une seule fois, toute une masse, délimitée par une surface de rupture dans la roche. L’éboulement se diffère de la chute des éboulements par l’importance, en volume de matériaux déplacés.
Solifluxion et glissement de terrain Ces phénomènes se produisent dans les sols épais, à forte composition d’argile, à précipitation intense (supérieure à 1 m par année) et à indice d’altération élevé. L’eau peut pénétrer à l’intérieur du terrain et perdre la consistance solide. Le sol devient plastique et même, s’il est particulièrement imbibé, il peut se comporter comme un véritable liquide. Dans tous ces cas, la masse qui se met en mouvement s’arrache plus ou moins nettement à la partie amont du versant et descend en formant une loupe ou même une véritable coulée boueuse.
Les différents types d’érosion L’érosion peut prendre différente forme selon la nature du relief et les paramètres d’érosion. Nous avons plusieurs types selon la morphologie et les dimensions de l’érosion.
Erosion géologique L’érosion géologique se traduit par l’érosion des terres dans le milieu naturel sans l’influence de l’homme (A. ANDRIANOME et C. RIVOMANANA). Elle est responsable de l’usure des collines et des montagnes. L’érosion géologique est à l’origine de la morphologie actuelle des reliefs. Le relief des terrains cristallins de Madagascar a subit différentes phases d’érosions violentes depuis sa formation jusqu’à son état actuel. L’étagement des niveaux d’érosion issu de différents cycles d’érosion est du à l’érosion géologique. Le relief du socle cristallin malgache se subdivisent en plusieurs niveaux.
-Les surfaces d’érosion de la latitude d’Antananarivo : En 1960, F. DIXEY a pu déterminer la période d’établissement des différentes surfaces d’érosion du socle cristallin malgache. Par comparaison avec l’étagement des surfaces d’érosion observé dans la région du lac Nyassa, en Afrique, il a défini trois surfaces dans les hautes terres malgaches.
a- Les hautes surfaces jurassiques
a1. Le Niveau I (1450 à 1850 m) : Il est constitué, sur la latitude d’Antananarivo par de hauts plateaux bien conservés à une altitude maximum de 1850 m désigné sous le nom de niveau de Tampoketsa. C’est le niveau le plus élevé des hautes terres centrales. Ce niveau réunit le Tampoketsa de Fenoarivo et le Tampoketsa d’Ankazobe. Ce niveau ne concerne que les formations dures telles que les granites, granites migmatitiques et les migmatites granitoïdes. Il n’est pas observé dans les formations tendres (schistes tendres et paragneiss). Ce plateau domine un ensemble de reliefs confus drainés par la haute Betsiboka et le Jabo. On attribue, à ce niveau, la partie ouest du bassin versant de la rivière Sahasarotra qui culmine à une altitude supérieure à 1450 m.
a2. Le Niveau II (1350 à 1450 m) : Il est représenté, sur les hautes terres centrales par le plateau de Mantasoa. Ce niveau, comme le niveau I, n’est pas localisé aux affleurements de roches tendres, il peut tronquer des formations dures, à caractères granitiques comme le granite, les migmatites granitoïdes et les granite migmatitiques. Le relief présente un degré de dissection assez marqué et se compose d’une association de lourdes collines d’interfluves, convexe, souvent allongées, qui culminent à des altitudes subégales.
a3. Les niveaux locaux d’aplanissement ou le niveau III (inférieur à 1350 m): : Ils sont situés à une altitude variable mais toujours inférieure à 1350 m. La jonction entre les replats sommitaux et les bas-fonds se fait brutalement par des versants abrupts et convexes avec des pentes supérieures à 40%. Cette surface est caractérisée par la présence de « stone line » à gros galets surmonté d’un sol remanié.
b- La surface crétacé supérieure (1250 à 1350 m) : Surface polycyclique qui est bien représentée dans l’Imerina central sous la forme de basses collines culminant à des altitudes concordantes, comprises entre 1250 et 1350 m.
c- La surface méso tertiaire (1000 à 1100 m) : Surface qui, en bordure des reliefs précédents, se développe entre 1000 et 1100 m d’altitude et s’incline progressivement vers la mer.
Erosion en « lavaka » Les « lavaka » sont des grandes excavations, en forme de cirque plus ou moins digité, qui décapent le sol et les matériaux d’altération des roches métamorphiques facilement décomposables. Deux hypothèses ont été avancées pour expliquer la genèse des « lavaka »:
– La théorie la plus ancienne attribuait un rôle prépondérant à l’action de la nappe phréatique; celle-ci au lieu d’émerger, sape son lieu d’émergence. Cette théorie est soutenue par J. TRICART (1953) et A. GUILCHER (1961).
– J. RIQUIER (1954-1958) accorde une grande importance au ruissellement qui décape l’horizon compact des sols et permet à l’eau de pénétrer à l’intérieur de la roche meuble sousjacente. Le départ des matériaux moins cohérents de l’horizon tendre se fait plus rapidement. La progression des « lavaka » se fait par éboulements successifs des blocs compacts, lorsque ceux-ci sont suffisamment affouillés à leur base.
*Morphologie des « lavaka » : Le « lavaka » peut prendre différentes formes selon les paramètres du terrain. Les paramètres déterminant sont généralement la propriété physico-chimique du sol et la topographie du terrain.
a- « lavaka » en forme de cirque : C’est la forme la plus courante des « lavaka » sur le socle cristallin des hautes terres. On désigne par ce nom les « lavaka » dont les bords sont plus ou moins arrondis et les flancs sont quasi verticaux. Le « lavaka » issu du sapement de la nappe phréatique (dans les zones à faibles altitudes) présente souvent cette morphologie.
b- « lavaka » digité : Les bords sont digités suite à l’évolution des rigoles dans les parois du « lavaka ». Cette forme est caractéristique du « lavaka » issu du ruissellement superficiel.
c- Fissure : La fissure est une excavation de forme allongée née à partir d’une concentration de ruissellement ou de la présence de matériel de moindre résistance. La fissure peut être profonde de quelques dizaines de mètres quand la concentration est plus importante.
*Phases d’évolution des « lavaka » Généralement, sans aucune intervention humaine, un « lavaka » suit trois stades. Chaque stade se définit par la quantité de matériaux décapés, l’inclinaison des pentes des flancs du « lavaka » ainsi que de sa couleur et de colonisation végétale.
a- le stade de jeunesse : L’érosion est extrêmement active à cause de la forte pente qui donnent une grande puissance aux ruissellements. Le départ des matériaux se fait en grande masse; ils peuvent partir en blocs (éboulement) ou par solifluxion. La couleur des parois est très vive.
b- le stade de maturité : Il est caractérisé par le ralentissement du courant en raison de la diminution et de la régularisation de la pente des parois du « lavaka ». Des végétaux spontanés de petites tailles commencent à pousser à l’intérieur du « lavaka » et les flancs deviennent de plus en plus sombres et durs. Les « lavaka » qui se trouvent à ces deux premiers stades sont désignés sous le terme de « lavaka actifs ».
c- le stade de stabilisation : Le « lavaka » est totalement colonisé par des végétaux. La charge du ruissellement ne peut plus agir parce que la pente de la paroi et celle du fond est fortement adoucie. Généralement, un « lavaka » met quelques siècles pour se stabiliser. Dans certaines régions des hautes terres, comme le cas du bassin versant de Sahasarotra, les collines entaillent des empreintes de « lavaka » stabilisés laissées par les anciens cycles d’érosions.
* Description des « lavaka » selon les surfaces drainées N. ANDRIAMAMPIANINA (1983) a proposé une description des « lavaka » selon les dimensions de la surface drainée. Les dimensions peuvent être déterminées soit à partir d’un cliché (photo aérienne ou d’une image satellite) calculées avec le SIG, soit par des mesures effectuées sur le terrain à l’aide des levées au GPS (Global Positionning System).
Erosion en nappe C’est l’érosion plus ou moins uniforme de la superficie d’un champ. Elle résulte du ruissellement d’une mince lame d’eau qui recouvre une surface lisse nue ou partiellement couverte de végétation. Les racines des plantes et des arbres se déchaussent de plus en plus. L’érosion en nappe se forme en haut des collines, dans les terrains à pentes faibles où l’énergie cinétique développée par l’écoulement de l’eau n’est pas assez suffisante pour encaisser le terrain et d’emporter d’importante quantité de matériaux. L’épaisseur de la couche enlevée est très faible (entre 1 et 3 mm d’épaisseur) mais l’érosion peut s’étendre à une large surface.
Erosion en rigoles ou en filets L’érosion en rigole est l’évolution de l’érosion en nappe. Le ruisselant en nappe se rassemble en rigoles et comme il y a toujours des irrégularités dans le sol, l’eau commence à s’écouler suivant les lignes de moindre résistance. En d’autre terme, l’érosion en rigole est l’accentuation des dépressions naturelles dues au ruissellement en surface. Il n’y a pas de délimitation précise entre la fin de l’érosion en nappe et le début de l’érosion en rigoles.
Erosion par ravine Elle cause de profondes fissures dans les terres suite à la concentration du ruissellement ou à la présence d’irrégularité de résistance dans le terrain. Les ravins creusent peu à peu la colline.
Modelé d’érosion normale Le terme érosion désigne à la fois l’ensemble des actions externes (des eaux, des glaciers, des agents atmosphériques) qui déblaient les minéraux et les matériaux constituants d’un sol et le résultat de ces actions. Le modelé d’érosion normale est le résultat de l’action des eaux courantes, en supposant un climat tempéré, d’humidité moyenne, un terrain tectoniquement stable, sans accident structural susceptible d’imposer une direction aux cours d’eau et un terrain lithologiquement homogène dont les propriétés physiques intéressant son comportement à l’égard de l’érosion, ne prennent jamais un caractère excessif, ni dans un sens, ni dans l’autre (M. DERRUAU, 1995).
Erosion linéaire et érosion aréolaire L’action des agents d’érosion est différente sur les talwegs (érosion linéaire) et les interfluves (érosion aréolaire). Rappelons que le talweg est l’ensemble des points les plus bas d’une vallée, et l’interfluve le reste du relief excepté du talweg. Le lit d’un cours d’eau constitue ainsi un talweg. L’érosion aréolaire est généralement façonnée sous l’action des agents météoriques (la pluie pour les hautes terres malgaches) sauf en cas d’incursion marine. L’érosion linéaire résulte de l’action des cours d’eau et des torrents.
Etablissement du profil d’équilibre
*Evolution des vallées : L’évolution des vallées est assurée par l’action des fleuves et des rivières par creusement. La régularisation du profil d’un talweg se fait de l’aval vers l’amont, on dit que l’érosion est régressive ou remontante. Le profil d’un talweg tend vers une courbe concave vers le ciel. Lorsque l’érosion remontante arrive à son terme c’est à dire que le cours d’eau ne parvient plus à déblayer et transporter des matériaux, le profil d’équilibre est établi. Pour un cours d’eau, on dit qu’il y profil d’équilibre quand l’eau, en tout point du lit peut circuler mais ne peut plus ni creuser ni transporter des matériaux.
* Evolution des versants : A l’origine, les versants sont constitués par des pentes convexo-concaves. La partie en amont est convexe et celle en aval est concave. Le ruissellement tend à adoucir la pente en décapant la partie convexe pour atteindre la ligne de la pente concave. Le départ des matériaux se fait en trois étapes:
– premièrement, les matériaux partent en petite masse et plus lentement, par solifluxion jusqu’à l’exposition du lithomarge (l’horizon B vulnérable).
– quand l’horizon fragile est atteint, le départ des matériaux est plus rapide et en grande masse. Le sol peut partir en gros blocs par éboulement.
– lorsque la pente est adoucie, le départ des matériaux devient de plus en plus lent. Quand le relief parvient à la troisième étape et que la charge hydrodynamique de ruissellement ne peut plus, ni arracher ni déplacer des matériaux, on dit que le profil d’équilibre est établi.
Traitement d’image
Le SIG requiert l’utilisation de données sous forme de clichés telles que la photographie aérienne ou l’image satellite. Il nous est donc disposer des connaissances en télédétection. La télédétection se définit comme l’ensemble des techniques capables de fournir à distance les informations qualitatives relatives à la terre ou à l’atmosphère, en utilisant les propriétés des ondes électromagnétiques émises, réfléchies ou difractées par les différents corps. En traduction libre et simplifiée, la télédétection est donc la science qui étudie le comportement spatial de tout objet se trouvant sur la surface de la terre, pour en tirer les informations à partir de l’espace notamment à bord d’un satellite ou un avion. Il en résulte les images satellitaires ou les photographies aériennes. Pour notre étude nous avons utilisé les images satellitaires de Landsat ETM + 7 (Scène n°159 073, bandes 1-7-P, publiées le 22 novembre 2000) fournies par la FTM. Ces images ont été livrées géoréférencées en projection Laborde Madagascar en format TIFF et avec toute correction faite. Nous n’avions donc plus recourt à aucune correction. Il nous a quand même fallu améliorer la qualité des images pour avoir une bonne visibilité des contours des érosions et des points de calage. Les caractéristiques des images satellitaires issues de Landsat Enchanced Thematic Mapper + (ETM +) sont données par le tableau ci-dessous. Landsat 7 est lancé en Avril 1999 à une altitude de 705 km à orbite heliosyncrhome avec une inclinaison de 98° 25 et un angle de visée de 15°. Traiter une image consiste à définir les différents objets présents sur une image. Nous devons d’abord les identifier, déterminer leurs limites et ensuite les classer. Mais pour cela, il nous a fallut améliorer la qualité des images en ajustant le contraste et la luminosité.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
LISTE DES ILLUSTRATION
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE: CADRE GENERAL DE L’ETUDE
Chapitre I : EROSION DU SOL
1. DEFINITIONS
2. EROSION HYDRIQUE
2.1 Mouvements de terrain
2.1.1 Chute des éboulis
2.1.2 Eboulement
2.1.3 Solifluxion et glissement de terrain
2.2 Les différents types d’érosion
2.2.1 Erosion géologique
2.2.1.1 Les surfaces d’érosion de la latitude d’Antananarivo
2.2.2 Erosion en « lavaka »
2.2.2.1 Morphologie des « lavaka »
2.2.2.2 Phases d’évolution des « lavaka »
2.2.2.3 Description des « lavaka » selon les surfaces drainées
2.2.3 Erosion en nappe
2.2.4 Erosion en rigoles ou en filets
2.2.5 Erosion par ravine
2.3 Modelé d’érosion normale
2.3.1 Erosion linéaire et érosion aréolaire
2.3.2 Etablissement du profil d’équilibre
2.3.2.1 Evolution des vallées
2.3.2.2 Evolution des versants
3. LES AGENTS D’EROSION DES HAUTES TERRES MALGACHES
3.1 L’eau de pluie
3.1.1 La hauteur de la pluie
3.1.2 L’intensité de pluie
3.1.2.1 Equation universelle de WISCHMEIER
3.1.2.2 Impact des gouttes de pluie
3.2 La nappe phréatique
3.3 Les eaux courantes
3.3.1 La charge des cours d’eau
3.3.2 La puissance brute et la puissance nette
Chapitre II : LE SIG (Système d’information géographique)
1. INTRODUCTION ET DEFINITION
2. MATERIELS REQUIS POUR LE « SIG »
2.1 Configuration des matériels
2.1.1 Propriétés de l’écran
2.1.2 Configuration de l’unité centrale
2.1.3 Périphériques
2.2 Logiciels
2.2.1 Traitement d’image
2.2.2 Le Système d’information géographique
2.2.2.1 Calage d’une image raster
2.2.2.2 Contrôle des couches
2.2.2.3 Calcul de longueur, de périmètre et d’aire
3. METHODOLOGIE
3.1 Elaboration de cartes thématiques à partir des données disponibles
3.1.1 A partir de clichés
3.1.1.1 Carte de répartition des « lavaka » en 1949
3.1.1.2 Cartes physiques
3.1.2 A partir de données planimétriques
3.1.2.1 Carte géologique du bassin versant
3.1.2.2 Carte hypsométrique
3.1.2.3 Carte des pentes
3.1.2.4 Carte hydrographique
3.2 Conception et structuration des bases de données
3.3 Analyse et croisement des informations pour en sortir une carte de décision
4. APPLICATIONS DU SIG
4.1 Cartographie
4.2 Aménagement du territoire
4.3 Etude du milieu agricole
5. METHODE DE TERRAIN
5.1 Etudes sur les « lavaka »
5.2 Description pédologique
5.3 Etudes environnementales
5.4 Enquêtes sur le milieu humain
Chapitre III : INFLUENCE DES PARAMETRES D’EROSION
1. LA GEOLOGIE
1.1 Susceptibilité à l’érosion des roches cristallines
1.2 Morphologies particulières des roches
1.2.1 Modelés des schistes cristallins et des granites anciens
1.2.2 Modelés des roches granitiques
2. LA PEDOLOGIE
2.1 Notion de pédologie
2.1.1 Sol
2.1.2 Processus fondamentaux de l’altération
2.1.3 Horizon
2.1.4 Complexe absorbant
2.2 Propriétés physiques du sol
2.2.1 La stabilité structurale
2.2.2 La perméabilité
2.2.2 La compacité
2.2.3 L’homogénéité
3. LA TECTONIQUE
3.1 Anomalie positive en magnésium
3.2 Escarpement de faille
4. LA TOPOGRAPHIE
4.1 Déclivité de la pente
4.2 Courbure de la pente
4.2.1 Courbure longitudinale
4.2.2 Courbure transversale
5. LA COUVERTURE VEGETALE
6. L’EROSION ANTHROPIQUE
7. LES AGENTS DE PREPARATION
DEUXIEME PARTIE: ETUDE DU CAS DU BASSIN VERSANT DE SAHASAROTRA
Chapitre I : GENERALITE
1. SITUATION GEOGRAPHIQUE
1.1 Localisation géographiquee
1.2 Milieu humain
1.3 Le climat
1.4 L’hydrographie
1.5 La végétation
5.1.1 La forêt
5.1.2 Les cultures
5.1.3 La végétation spontanée
2. RAPPEL SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR
Chapitre II : ETUDE SUR L’EROSION
1. INFLUENCE DES PARAMETRES D’EROSION
1.1 Influence de la géologie
1.1.1 Les schistes cristallins
1.1.1.1 Aspects de l’érosion sur les gneiss et les migmatites du Jabo (Système de Vohibory)
1.1.1.2 Aspects de l’érosion sur les migmatites et les migmatites granitoïdes (Série d’AngavoAnkazobe, système du graphite)
1.1.2 Aspects de l’érosion sur le granite migmatitique
1.2 Influence de la pédologie
1.3 Influence de la tectonique
1.4 Influence de la topographie
1.4.1 L’altitude
1.4.2 Les pentes
1.5 Influence de l’hydrologie
1.6 Influence de la couverture végétale
1.7 Influence des érosions anciennes
1.8 L’érosion anthropique
1.8.1 Déforestation
1.8.2 Mauvaise gestion de la terre
2. CALCUL DES PERTES EN TERRE
2.1 Indice de FOURNIER
2.2 Perte en terres
2.2.1 Perte en terres par unité de surface
2.2.2 Perte en terres totale pour le bassin versant
2.3 Tranche moyenne de sol décapé annuellement
Chapitre III: CONSERVATION DES SOLS
1. CONSERVATION DES TERRES DE PROTECTION
1.1 Reboisement: Eucalyptus
1.2 Le vétiver
2. CONSERVATION DES TERRES DE PRODUCTION
2.1 Procédé biologique
2.1.1 Culture arbustive
2.1.2 Le paillage
2.1.3 Les cultures annuelles
2.2 Les façons culturales
2.2.1 Les labours à plats en courbes de niveau (labours isohypses)
2.2.2 La culture en billons suivant les courbes de niveau
2.3 Aménagement des pentes
2.3.1 Les fossés de ceinture ou de dérivation
2.3.2 Les billons et remblaies
2.3.3 Les terrasses en gradins
2.3.4 Les terrasses à plates-formes, en arcades ou à verger
2.3.5 Les banquettes
2.3.6 Les cuvettes gazonnées
3. CARTE DE CONSERVATION DES SOLS
CONCLUSION
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