Erosion quantification in the small marly experimental catchments of Draix (Alpes de Haute Provence, France) Calibration of the ETC rainfall-runoff-erosion model
Taux d'érosion mesurés dans les petits bassins versants de recherche de Draix (Alpes de Haute Provence, France)
Résumé
Erosion rates measured for 15 years in the small (ranging from 0.13 ha to nearly 1 km2) and steep (30-75%) mountainous marly basins of Draix (South Alps, France) are over 100 tons/ha/year in a badland area devoid of vegetation. In a similar basin, reforested at the end of the 19th century, the sediment yield is considerably reduced (less than 3 tons/ha/year). The analysis of the sediment yield of these torrents reveals the importance of the erosion processes on slopes at the scale of the elementary gully, and the influence of deposition, transport and scouring processes as soon as the channel network of the basin is developed. These processes were modelled by a hydrosedimentologic model developed by Cemagref for flood torrent erosion and called ETC. ETC is an integrated, spatialized and global model, working at the event scale. The rainfall-runoff component and the solid transport component, which involves scouring, deposition and armouring, are well developed. On the other hand, the erosion component is not yet a physically based model as the knowledge on the elementary processes is not enough quantitative. The ETC model was used on a badland basin of 86 ha in area, the Laval, and has shown its ability to simulate both water and sediment flows in mountainous and steep basins. The erosion modelling highlighted the need for a better representation of the slope processes and for more information on the storing of sediments in the channel network. Observations carried out on the influence of the vegetation cover patterns and the links between slopes and channels should be taken into account to improve the model.
Les taux d'érosion obtenus après 15 ans de mesure dans les petits bassins versants de recherche de Draix sur marnes dépassent 100 t/ha/an en zone dénudée. Dans un bassin voisin semblable mais entièrement reboisé à la fin du 19° siècle, l'érosion est considérablement réduite (moins de 3 t/ha/an). L'analyse de la production de sédiments à l'exutoire de ces bassins versants met en évidence l'importance des processus d'érosion à l'échelle d'une ravine élémentaire et l'influence des phénomènes de dépôt, reprise et transport dès lors qu'un réseau de chenaux est développé.Ces phénomènes ont été modélisés à l'aide du modèle hydro-sédimentologique ETC (Érosion des Torrents en Crue) développé par le Cemagref. ETC est un modèle intégré, global et spatialisé qui opère à l'échelle de l'évènement. Le module pluie-débit et le module de transport solide (incluant dépôt, reprise et pavage) sont bien développés. Le module d'érosion sur les versants reste limité et n'a pas de base physique dans la mesure où la connaissance sur les processus élémentaires n'est pas assez quantitative. Le modèle a été utilisé sur un bassin versant dénudé de 86 ha, le Laval, et a montré sa capacité à simuler à la fois les flux d'eau et de sédiments dans des bassins de montagne à forte pente. La modélisation de l'érosion a mis en évidence la nécessité d'une meilleure représentation des processus de versants ainsi qu'une meilleure connaissance des stocks de sédiments disponibles dans le réseau hydrographique. Les observations complémentaires en cours sur le rôle de la végétation et de sa répartition ainsi que les connectivités entre versants et lits devraient être pris en compte pour améliorer le modèle.