X. EMPLOI DE PARCELLES EXPERIMENTALES DE RUISSELLEMENT POUR EVALUER LES PERTES DE SOL

par

M. Djorovic 1/

Institut des forêts et des Industries du Bois (Yougoslavie)

1. CONSTRUCTION D'UNE PARCELLE EXPERIMENTALE

Des parcelles expérimentales très simples peuvent être utilisées comme moyen de sondage direct du ruissellement superficiel et des pertes de sol. Elles ne coûtent pas cher et sont faciles à construire. Aussi, peut-on en installer en nombre suffisant pour obtenir un échantillonnage représentatif des caractéristiques principales d'un secteur à étudier, par exemple la pente, le type de sol, le couvert végétal, la pratique culturale, etc. Les parcelles sont rectangulaires, leur grand axe orienté vers le haut de la pente. Elles sont composées d'une bordure, d'un collecteur pour concentrer le ruissellement à l'extrémité inférieure de la parcelle et d'un récepteur pour emmagasiner le ruissellement et les sédiments produits sur la parcelle (Figure 1).

Les bordures peuvent être faites de tôle, de planches, de ciment ou de terre. Toutefois, plus la parcelle est petite et plus il faut que les bordures soient nettes et bien droites pour minimiser les effets de lisière. Les rebords de terre ne doivent être utilisés que pour de très grandes parcelles, de 0,5 ha ou plus. Sur nos parcelles, les bordures ont été fabriquées avec des bandes d'aluminium épaisses de 0,5 à 1,0 mm et larges de 25 cm, dont 20 cm soigneusement enfouis dans le sol et 5 au-dessus de la surface du sol. Bien qu'il ait été préférable d'avoir une tôle continue sur tout le pourtour de la parcelle, des bandes de 2 à 3 m se chevauchant ont bien rempli leur office. La dimension des parcelles expérimentales varie selon la superficie de la pente uniforme dont on dispose et le traitement, ou le type de couvert végétal. Nous avons trouvé qu'un rectangle de 20 m sur 2,50 m était satisfaisant. 2/

1/ L'auteur est ingénieur à l'Institut des forêts et des industries du bois, Kneza, Viseslava br. 3, 11000, Belgrade.

2/ Note de la Rédaction: la parcelle expérimentale standard du Service américain de la conservation des sols, utilisée pour calculer les paramètres de l'équation universelle de perte de terre, mesure environ 24 m sur 1,80 m. Voir aussi dans cette série l'article d'Arnoldus (Volume 1. Chapitre VIII)

Figure 1. Schéma d'une parcelle expérimentale de ruissellement

Figure 2. Détails du dispositif collecteur du ruissellement. Au premier plan, la cuve de réception.

2. COLLECTEUR ET CUVE DE RECEPTION

Le dispositif collecteur du ruissellement allant dans la cuve de réception est fait de tôle, en forme de gouttière aplatie avec un couvercle à charnière pour en faciliter le nettoyage (Figure 2). Le plancher métallique du dispositif est enfoncé à 5 centimètres au-dessous de la surface du sol, avec en arrière une plaque de tôle, placée verticalement de façon à être de niveau avec la surface et délimitant nettement l'extrémité de la parcelle expérimentale.

La cuve de tôle devra avoir une capacité suffisante pour contenir tout le débit, liquide et solide, produit par la plus grosse pluie d'orage qu'on puisse prévoir (Figure 3). Cette capacité de la cuve peut être calculée par la formule:

W = F x h x f

ou

W = le volume de la cuve (en litres)

F = la surface de la parcelle expérimentale (en m²)

h = la hauteur maximum de la pluie d'orage, à 1% de probabilité (en mm)

f = le coefficient de ruissellement (en %)

Comme facteur de sécurité, notamment pour les sols imperméables, on peut supposer f égal à 100%. Si la parcelle produit davantage de ruissellement que l'on ne peut raisonnablement collecter, on dédoublera l'échantillonneur au moyen d'un dispositif permettant de dériver un dixième du trop plein de la première cuve dans une seconde (Voir Figure 4).

Figure 3. Cuve partiellement vidée montrant l'atterrissement

3. PROCEDE DE SONDAGE

Une partie des sédiments transportés restera en suspension, l'autre sera déposée au fond de la cuve (Figure 3). Si la quantité de matériaux déposés n'est pas considérable et a une texture fine, l'eau de la cuve peut être agitée avec une palette pour homogénéiser le liquide. On prend trois échantillons d'un litre, que l'on filtre et dont on sèche le résidu à 105ºC, puis que l'on pèse. Rapp décrit la technique de laboratoire dans cette série. La teneur totale de matériaux en suspension dans la cuve est obtenue en multipliant ln moyenne du poids sec des échantillons par le volume d'eau recueilli.

Si l'atterrissement est important, ou s'il est constitué d'éléments grossiers, il faut vider la cuve et peser les matériaux. S'il n'est pas possible d'en sécher complètement la totalité, il faut alors procéder par échantillons. On prendra trois échantillons qui seront pesés avant et après séchage à 105ºC pour calculer leur teneur en eau, celle-ci servant à convertir le! poids total humide des sédiments en poids sec.

4. EXEMPLE

Voici comment se présentent les calculs pour une valeur de ruissellement hypothétique, sur une parcelle expérimentale de 50m² avec cuve d'un volume de 2 m³:

Calculs de la parcelle

1. Profondeur du ruissellement dans la cuve: 0,50 m

2. Valeur du ruissellement: 2,0 x 0,5 = 1,0 m³

3. Poids moyen des sédiments dans un litre: 16 g

4. Poids sec total des matériaux en suspension: 1 000 1 x 10 g = 10 000 g = 10,0 Kg

5. Poids humide total des atterissements: 30 K

6. Poids moyen humide d'un échantillon d'atterrissements: 50 g

7. Poids moyen sec d'un échantillon d'atterrissements: 35 g

8. Proportion d'eau dans les atterrissements: (50-35)/35 = 0,428

9. Poids total sec des atterrissements: 30/1,428 = 21 Kg

10. Poids total de perte de sol: 10 Kg + 21 Kg = 31 Kg

Conversions

1. Ruissellement par hectare: 1 000 litres/50 mètres carrés = 20 1/m² = 200 000 1/ha = 200 m³/ha

2. Poids des pertes de sol par hectare: 31 Kg/50,0 m² = 0,62 Kg/m² = 6 200 Kg/ha

3. Volume des pertes de sol par hectare (en supposant que la densité en gros est de 2 t/m³) = 6 200/2 000 = 3,1 m³ /ha.

Figure 4. Dispositif permettant de dériver le trop-plein de la première cuve de réception dans une seconde