Amenagement De Conservation Des Eaux Et Des Sols Par Digues Filtrantes

U. A.W. C. I. E H. A. F. V. P.

UNIVERSITE AGRONO COMITE INTERAFRICAIN ASSOCIATION FRANÇAISE DES MIQUE DE WAGENINGEN D'ETUDES HYDRAULIQUES VOLONTAIRES DU PROGRES BP 9101 - WAGENINGEN BP 369 - OUAGADOUGOU BP 947 - OUAGADOUGOU PAYS-BAS BURKINA FASO BURKINA FASO

AMENAGEMENT DE CONSERVATION DES EAUX ET DES SOLS PAR DIGUES FILTRANTES

EXPERIMENTATIONS DANS LA REGION DE RISSIAM, BURKINA FASO, 1986-1989

Tome 1 : ASPECTS TECHNIQUES ET AGRONOMIQUES

J.C.J. VLAAR et A. J. WESSELINK

ETUDE FINANCEE PAR LA COMMISSION DES COMMUNAUTES EUROPEENNES

OUAGADOUGOU, Juin 1990 i

AVANT-PROPOS

Le présent rapport est le résultat d'un travail collectif de l'Association Française des Volontaires du Progrès (AFVP) et du Comité Interafricain d'Etudes Hydrauliques (CIEH), avec l'appui de l'Université Agronomique de Wageningen (UAW), sur un financement de la Commission des Communautés Européennes.

Les travaux de recherche sur le terrain, qui se sont étalés sur trois années (de juin 1986 à juin 1989), ont été exécutés par des stagiaires (1) des Universités de Wageningen et de Ouagadougou (IDR), avec l'appui scientifique de H. PIATON, et J.C.J. VLAAR du CIEH L'appui logistique était assuré par 1'AFVP.

Nous adressons nos remerciements aux Volontaires, aux animateurs de l'AFVP et aux paysans des villages concernés, qui ont permis la réalisation des travaux et des enquêtes; à l'ORSTOM Ouagadougou pour le prêt de matériel de mesure, et à tous ceux qui ont apporté leur aide et leurs conseils pour la ^réalisation de cette étude.

J.C.J. VLAAR Ouagadougou, juin 1990

Hôtes (1) Las éudiants/stagiaires qui ont participâ aux travaux de recherche sur le terrain, sont: Frans VISSCHER, Tom de VEER, Michiel de VOOGD, Antoine Aimé 0UEDRA0G0 et Anne WESSELINK. Anne HESSELINK était responsable de la rédaction d'une première version des sections 4.1, 4.2 et 4.3 du présent rapport.

(2) J.C.J. VLAAR, ingénieur agronome/génie rural et chercheur mis à la disposition du CIEH par l'Université Agronomique de Wageningen (Pays-Bas), était responsable du program» à parir de 1987.

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RESUME

La digue filtrante est relativement nouvelle comme technique de CES/DRS sur le Plateau Central du Burkina Faso. Depuis 1982 elle est appliquée et devenue une des techniques les plus populaires dans la région de Rissiam, où cette étude a été executée.

Une digue filtrante est un ouvrage construit en pièrres libres à travers un thalweg ou bas-fond dans lequel des eaux de ruissellement se concentrent lors des grandes pluies. La digue sert à freiner la vitesse de l'eau des crues, et elle épand ces eaux sur une superficie au côté amont, action par laquelle l'infiltration est augmentée et des sédiments sont déposés. La superficie inondable constitue un champ cultivable sur laquelle on obtient de bons rendements à cause d'une meilleure disponibilité en eau et en éléments nutritifs pour les cultures (sorgho). En même temps l'érosion de ravine dans le thalweg est arrêtée ou évitée.

La présente étude qui a été executée lors des campagnes agricoles de 1986, 1987 et 1988, concerne le fonctionnement hydraulique et l'impact hydrologique et agricole des digues filtrantes. Elle avait comme objectif de dégager des critères de conception et de dimensionnement de ces ouvrages.

,La crue de projet, étant un des éléments les plus importants pour la 'conception et le dimensionnement d'une digue filtrante, a été étudiée à •l'aide d'un suivi hydrologique de huit bassins versants avec des superficies entre 0,2 et 1,9 km^. Les coefficients de ruissellement trouvés (par extrapolation) pour la pluie décennale, qui varient entre 20 et 80 % , sont conformes les coefficients calculées avec les méthodes Rodier-Auvray (ORSTOM-CIEH 1965) et Rodier-Ribstein (0RST0M 1988).

L'étude du fonctionnement hydraulique des digues filtrantes, qui avait comme objectif de trouver une relation entre le débit filtrant à travers la digue d'une part et la charge d'eau au côté amont de la digue d'autre part, n'a pas abouti à une formule unique applicable à toutes les trois digues dont le fonctionnement hydraulique a été étudié en détail. Néanmoins on a pu démontrer que pour la crue de projet, le débit de filtration est négligeable par rappport au débit de déversement, ce qui veut dire que pour la conception des digues filtrantes on peut agir comme si elles étaient imperméables. En ce qui concerne les éléments de conception et de dimensionnement des digues, les données obtenues par enquêtes et par observations sur le terrain ont permis de constater que la hauteur de la digue, sa pente au côté aval et sa longueur en sont les plus importants. Une "guide de conception" est élaborée dans ce document.

L'étude a démontré que l'impact des digues filtrantes sur une alimentation de la nappe phréatique est marginal.

Grace à la variation pluviométrique des trois années de recherche, qui comprenaient une année relativement sèche, une année moyenne, et une année humide, l'étude de l'impact agricole, qui a été faite sur cinq sites de digues filtrantes et des sites sans digues (témoins), a abouti aux résultats suivants: iii

-L'augmentation des rendements moyens en graines de sorgho obtenus en amont des digues filtrantes par rapport â ceux obtenus sur sites sans digue dans des thalwegs/basfonds, est entre 0,5 et 1,5 tonnes à l'ha., dépendant du site et de la pluviométrie; -Ces augmentations des rendements sont obtenues sans apport d'engrais; -L'augmentation des rendements est dûe à la fois à une meilleure disponibilité en éléments nutritifs apportés par le processus de sédimentation, et une meilleure disponibilité en eau provoquée par l'augmentation de l'infiltration et par une plus grande capacité de retention d'eau des sols de sédiment par rapport au sol d'origine; -Les meilleurs rendements en amont des digues filtrantes sont obtenus en des années relativement sèches, ce qui signifie une grande "sécurité de production"; -Les digues filtrantes permettent un semis plus précoce; -Des problèmes locaux de drainage et d'asphyxie peuvent provoquer une baisse de rendement, dont le risque augmente dans le temps sans la pratique d'un travail du sol argileux en amont d'une digue filtrante; -Des recherches agronomiques sont recommendées pour mieux valoriser les potentialités offertes par les digues filtrantes. iv

GLOSSAIRE

Amouil surface mouillé (ra^)

B.V. bassin versant

CES conservation des eaux et des sols

DRS défense et restauration des sols

Hamont hauteur/charge de l'eau au côté amont d'une digue, mesurée par rapport à la base de la digue (m)

K coëfficiënt de ruissellement (fraction de la pluie qui ruisselle)

K^o coëfficiënt de ruissellement pour la pluie décennale

Lr lame d'eau ruissellée (mm)

P précipitation/pluie (mm)

P^O pluie décennale (mm) (la pluie journalier dont la chance d'apparition est égale à une fois tous les dix ans)

Q débit de crue (m^/s)

Q]_o débit de la crue décennale (m^/s)

Vr volume d'eau ruissellée (nP) V

TABLE DES MATIERES

AVANT PROPOS i RESUME ii GLOSSAIRE iv

1. INTRODUCTION 1

2. CADRE DE L'ETUDE

2.1. Description de la zone d'étude 2 2.2. Le projet Rissiam 7 2.3. Présentation technique des digues filtrantes 8

3. METHODOLOGIE DE L'ETUDE 11

4. EVALUATION TECHNIQUE ET IMPACT AGRICOLE DES DIGUES FILTRANTES

4.1. La conception 12 4.1.1. Introduction . 12 4.1.2. Phénomènes indésirables 12 ; • 4.1.3. Exemples de digues 14 ? 4.1.4. Guide de conception ..... 18 4.1.5. Variantes de conception 23 4.1.6. Entretien des digues 25

4.2. Détermination de la crue de projet 26

4.3. Fonctionnement hydraulique et impact hydrologique 32 4.3.1. Introduction 32 4.3.2. Fonctionnement hydraulique 38 4.3.3. Impact hydrologique 50

4.4. Impact agricole 57 4.4.1. Introduction 57 4.4.2. Reconstitution et qualité des sols 58 4.4.3. Humidité des sols 73 4.4.4. Développement des plantes et rendements 78 4.4.5. Discussion 86

5. CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS 5.1. Conclusions 88 5.2. Recommandations 89 5.2.1. Recommandations pour la recherche 89 5.2.2. Recommandations pour la conception des digues 90

BIBLIOGRAPHIE 92

ANNEXES vi

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE 1: Enquêtes sur la conception des digues filtrantes

IA. Enquêtes sur digues filtrantes du projet Rissiam IB. Enquêtes auprès de Volontaires du Progrès

ANNEXE 2: Déroulement des mesures et calculs des écoulements des bassins versants en amont des barrages

2A. Déroulement des mesures sur barrages 2B. Calculs des écoulements des bassins versants en amont des barrages

ANNEXE 3: Mesures et calculs sur le fonctionnement hydraulique des digues filtrates r

3A. L'équipement des digues filtrantes 3B. Le déroulement des mesures V r 3C. La détermination des débits sur les seuils 3D. Dérivation des relations Hamont - Q filtr et Amou^^ - Q filtr 3E. Déversement par-dessus les digues 3F. Hydrologie des bassins versants avec les digues filtrantes étudiées

ANNEXE 4: Pluviométrie journalière du poste de BAM (Kongoussi); années 1986, 1987 et 1988

ANNEXE 5: Croquis des champs en amont des digues filtrantes étudiées pour 1'impact agricole, avec indication des sites de prélèvement d'échantillons de sol, des tensiomètres et des carrés de mesure des rendements 1

1. INTRODUCTION

Les objectifs de cette étude qui a été executée pendant trois saisons des pluies de 1986 à 1989, étaient:

1. de dégager les éléments techniques de conception et de dimensionnement des digues filtrantes; 2. d'évaluer l'impact des digues sur la production agricole, et; 3. d'évaluer l'impact socio-économique et les contraintes socio-économiques pour la construction et l'entretien de ce type d'ouvrages.

Les recherches concernant les objectifs 1 et 2 sont abordées dans le tome 1 du rapport (aspects techniques et agronomiques), tandis que les aspects socio-économiques (objectif 3) font l'objet du tome 2.

Cette étude est basée sur l'expérience d'un certain nombre de digues filtrantes construites par des paysans sur conseil technique de l'AFVP entre 1981 et 1986. La conception et le dimensionnement étant, jusque là, déterminés de façon tout-à-fait empirique, l'AFVP a décidé de mener une recherche à l'occasion du démarrage d'un programme important de construction de digues filtrantes (projet Rissiam; voir 2.2).

Dans ce rapport tome 1, le chapitre 2 donne d'abord une description de la zone d'étude, du projet Rissiam, et des digues filtrantes en tant que telles. Puis la méthodologie de l'étude est décrite dans le chapitre 3. Dans le chapitre 4, sont présentés les résultats des études sur les critères de conception des digues (4.1), sur les critères hydrologiques de dimensionnement (crue de projet, 4.2), sur le comportement hydraulique et l'impact hydrologique (4.3), et enfin sur l'impact agricole des digues filtrantes (4.4). Le chapitre 5 donne les conclusions et recommandations pour la partie technique et agronomique. 2

2. CADRE DE L'ETUDE

2.1. Description de la zone d'étude.

La localisation.

La région concernée par la recherche est située sur le Plateau Central du Burkina Faso, à une distance de 6 à 25 km de Kongoussi dans la province de Bam (cf. figure 2-1). Les sites de la recherche sont indiqués sur la carte de la figure 2.2.

Le climat.

La région est située dans la zone climatologique nommée soudanienne. Ce climat se caractérise par une saison sèche de novembre à mai et une saison pluvieuse de juin à octobre. La saison sèche est causée par l'Harmattan, vent chaud et desséchant, qui souffle du nord-est au sud-ouest. La mousson, soufflant du sud-ouest (venant de l'océan) au nord-est, amène la saison pluvieuse.

•La région de Kongoussi se trouve entre les isohyètes de pluviométrie annuelle de 600 mm et 800 mm (ICRISAT 1987 données pluviometriquës sur 1920 1984), mais celle-ci était de l'ordre de 550 mm/an calculée sur les dix dernières années (1977 - 1987). La pluviométrie varie d'une année à l'autre et selon le lieu.

La température moyenne varie entre 24 C° et 32 C° avec des fluctuations significatives en saison sèche (ICRISAT 1987).

La géomorphologie et les sols.

La géomorphologie sur le Plateau Central, qui résulte essentiellement de l'évolution géologique liée à des variations climatologiques, présente les caractéristiques suivantes: le relief le plus prononcé se montre dans la zone-de collines avec des versants à pente forte. Les collines consistent des roches birrimiennes et des cuirasses en affleurement (plateaux). Cette zone se transforme en longs glacis qui débouchent dans les bas-fonds ou thalwegs La figure 2.3 montre cette configuration du relief. La région de Rissiara représente une partie du Plateau Central qui est relativement accidentée: les thalwegs y sont nombreux et rapprochés.

a Note (1); La différence entre bas-fond et thalweg est un peu floue. Un thalweg a une pente longitudinale plus importante et est moins large (plus encaissé) qu'un bas-fond, tandis que les sols n'y sont généralement pas hydromorphes. 3

FIGURE 2.1 : La localisation de la région d'étude

CARTE ADMINISTRATIVE DU BURKINA FASO

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FIGURE 2.3 : Coupe schématique d'un paysage typique sur le Plateau Central

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FIGURE 2.2 : La localisation des sites d'études (échelle carte 1:200.000)

7 5

La diversité des sols est largement conditionnée par la géologie, l'évolution géomorphologique et le climat. Les types des sols varient de sols gravionnaires à des sols hydromorphes, c'est à dire respectivement des sols très peu profonds et des sols profonds qui sont. alternativement mouillés et secs. Les sols gravionnaires que l'on trouve sur les (haut)- glacis, ont certaines propriétés qui les rendent difficilement utilisables pour l'agriculture, à savoir:

- peu fertiles; - possédant une très basse teneur en matière organique; - très compacts et peu profonds, ce qui empêche un enracinement assez profond des plants ; peu perméables, ce qui empêche l'infiltration et une bonne disponibilité de l'eau; - sensibles à l'érosion; - sensibles au dessèchement, ce qui rend pénible le labour.

Les sols bruns eutrophes tropicaux, issus des roches basiques, sont plus argileux et plus fertiles, mais également difficiles à labourer et peu perméables. On en trouve sur les bas-glacis aussi que dans les bas-fonds. Dans la région de Rissiam ils sont mieux représentés que dans d'autres parties du Plateau Central..

Les sols des bas-fonds, les sols hydromorphes, ont un taux de matière organique plus élevé que les lithosols. En outre, ils sont plus profonds, ce qui rend la terre beaucoup plus cultivable.

Outre les types de sols cités, il existe des sols sableux sur les glacis. Malgré leur faible fertilité, ils sont les plus fréquemment cultivés.

De manière générale, les sols sont particulièrement aptes au ruissellement; les sols hydromorphes de bas-fonds ou bruns eutrophes se révèlent pratiquement imperméables, lorsque leurs fentes de retrait sont comblées.

La végétation.

Le territoire phyto-géographique sur le Plateau Central entre dans la catégorie du secteur Soudanien septentrionnal: les savannes (Guinko 1984).

La végétation varie selon les différents types de sol. Elle est aussi déterminée par un grave déboisement anthropogène. Il s'agit d'une végétation épineuse (Acacia spp) avec une strate herbacée de graminées annuelles. On rouve également des graminées pérennes, souvent plantées contre l'érosion, à savoir: l'Andropogon gayanus et le Pennisetum pedicellatum. Le long des cours d'eau, on peut trouver une strate arbustive.

La dégradation de l'environnement.

Le processus de l'érosion est un phénomène naturel, qui en fonction de son degré, ne constitue pas forcément un problème en tant que tel. Toutefois, sur le Plateau Central le phénomène d'érosion a pris une telle envergure, qu'il est considéré depuis longtemps comme une menace pour l'agriculture. A partir des années 60 la dégradation du sol par l'érosion a été reconnue comme un des plus grands problèmes; sur le Plateau Central, une superficie 6 importante est menacée par ce phénomène (Reij 1983). L'érosion et, dans un sens plus large, la dégradation de l'environnement sont imputées à une surexploitation des ressources naturelles par les hommes. Cette surexploitation consiste en plusieurs éléments à savoir:

- la période de jachère, élément du système de culture traditionnel, est de moins en moins respectée par les paysans. - les terres marginales souvent très vulnérables à l'érosion sont de plus en plus mises en culture; - il y a un surpaturage par le bétail des terrains non-cultivés; - les feux de brousse; - les coupes excessives de bois;

Tous ces éléments s'expliquent par la pression démographique qui s'avère trop forte pour les ressources naturelles si celles-ci sont gérées de manière traditionnelle. Par ailleurs le processus de dégradation de l'environnement a été catalysé par la longue durée et l'intensité de la sécheresse depuis les années 70 (Reij 1983).

L'agriculture.

La dégradation de l'environnement, telle que décrite ci-dessus, a des grandes répercussions sur l'agriculture. Les ouvrages en pierres libres aménagés afin de lutter contre la dégradation et qui constituent le pivot de ce rapport, concernent directement les champs agricoles.

Sur le Plateau Central, l'agriculture est dominée par la culture du sorgho blanc et rouge et du petit mil qui servent tous à l'autoconsommation. Les rendements du sorgho et du petit mil sont respectivement de l'ordre de 600 à 900 kg/ha et de 500 à 600 kg/ha (I.N.S.D. 1988). Les autres cultures (de moindre importence) sont: le coton, l'arachide, le mais, les pois de terre ("sumoaga"), le gombo, le "bikalaga" (une espèce de condiment) et parfois le sésame.

A part la culture pluviale, la culture irriguée s'établit de plus en plus. L'horticulture irriguée a lieu aux bords du Lac de Bam pendant les mois d'octobre/novembre jusqu'à mars/avril. Sur des périmètres irrigués, les cultivateurs, le plus souvent liés à une coopérative, cultivent surtout des haricots verts et, à degré moindre, des pommes de terre, des tomates, des choux, des oignons et de l'ail.

L'agriculture est la source de revenus la plus importante pour environ 85% de la population Burkinabé (F.A.O. 1986 ). En fonction de la croissance de la population, le nombre de cultivateurs s'accroît de plus en plus. Ce phénomène correspond à une des priorités du Plan Quinquennal gouvernemental, à savoir 1'autosuffisance et la sécurité alimentaire. Cependant, la forte augmentation des terres cultivées (depuis 1975, jusqu'à 80% sur le Plateau Central) a abouti à une surexploitation (I.N.S.D. 1988). La jachère, un élément substantiel dans le système agricole traditionnel, est de moins en moins pratiquée. Il s'agit alors d'une transition à un système de culture permanente. La diminution de la fertilité et l'érosion entraîne un manque de terres cultivables, et la mise en culture de terres marginales. 7

2,2. Le Projet Rissiam

Bref historique.

Le Projet Digues Filtrantes Rissiam (en bref "Projet Rissiam") a débuté en octobre 86. Le projet faisait suite à un des volets du Projet Petits Barrages de Kongoussi, qui était exécuté par l'A.F.V.P.' (Association Française des Volontaires du Progrès). En 1981, ce projet avait traité une ravine à Rissiam dont l'agran dissement menaçait la route Kongoussi-Tikaré et également le centre du village. Ce traitement a pris la forme d'une digue filtrante. A part l'arrêt de l'extension de la ravine et son comblement en amont, une année après, les propriétaires des terres en amont de la digue ont remis en culture leurs champs et ont obtenu une bonne récolte. A l'exemple de la digue filtrante "avant la lettre" de 1981, la première digue filtrante à vocation hydro-agricole a été construite en 1982. De 1983 à 1985, les paysans de 7 villages ont construit encore 103 digues (A.F.V.P. 1986).

Au début de l'année 85, 13 villages de la région de Rissiam se sont organisés afin de faire une proposition à 1,'A.F.V.P. d'un projet spécifique de digues filtrantes dans ces villages. En collaboration avec l'ensemble des villages, le projet était élaboré. Au début de la saison sèche 86/87, le projet Rissiam devenait opérationnel. Rissiam devenait le siège du pro let ;( A.F.V.P. 1986).

i . Financement.

L'exécution du projet Rissiam est aux mains de l'AFVP. Cette organisation gère le financement accordé au Projet Rissiam, qui est issu du Fonds d'Aide et de Coopération Française (FAC). Le montant affecté au déroulement du projet pendant les trois premières années, s'élève à 63,25 millions de F CFA. La deuxième phase devrait être financée par l'ensemble des cotisations réunies depuis le début du projet, c'est-à-dire à partir du fonds de roulement. Cependant, l'auto-financement du projet n'est pas envisageable à court terme.

Le matériel et les cotisations.

Le Projet Rissiam dispose du matériel suivant pour la construction des ouvrages en pierres libres:

- 1 camion - 35 barres à mines - 10 marteaux - 3 charrettes - 25 pioches - 14 masses - 20 brouettes - 21 pelles

Le camion et les 3 charrettes sont stationnés à Rissiam, le siège du projet. Le petit matériel est réparti dans les villages inscrits. Les bénéficiaires doivent payer des cotisations pour l'utilisation du matériel.

Les cotisations pour l'utilisation du camion se montent à la moitié des frais réels, soit 14.000F CFA par jour. Ce montant représente environ 200 kg de mil, la quantité que les paysans doivent payer par jour d'utilisation 8 du camion. Le payement s'étale sur 4 ans à partir des récoltes obtenues suite à la construction du nouvel ouvrage Les cotisations pour l'usage des brouettes et des charrettes (resp. 35 et 200 F CFA) représentent le coût de l'amortissement de ce matériel. Le reste du petit matériel peut être prêté gratuitement.

Les sacs de mil, c'est-à-dire les cotisations pour le camion, sont stockés dans le magasin du projet à Rissiam et sont revendus à la fin de la saison sèche. Le magasin fonctionne donc comme une banque de céréales. Après la vente, l'argent est versé à un compte bancaire et servira comme financement dès que la pré-coopérative sera devenue autonome.

Les réalisations.

Selon les objectifs techniques, l'objectif était de construire 100 digues filtrantes par an pendant les trois premières années du projet. L'aménagement de 300 ha de terres cultivables devait en résulter.

Le nombre de digues filtrantes que l'on a pu réaliser au bout de la première phase du projet est de 208 digues au total, c'est-à-dire 92 de moins que prévu. Cependant 235 cordons de pierres isohypses ont été construites depuis la deuxième campagne en 1987 (cf. tableau 2.1). Les réalisations ont entrainé l'aménagement d'environ 200 ha.

TABLEAU 2.1 : Le nombre d'ouvrages construits en collaboration ' avec le Projet Rissiam^.

année 86/87 87/88 88/89 total ouvrages1

df (ha) 43 (48) 102 (65,5) 63 (?) 208

cp (ha) 138 (23) 97 (?) 235

df - digue filtrante source: A.F.V.P. 1989 Compte-Rendu cp - cordon de pierres de la Réunion d'Evaluation 11/6/89

2.3. Présentation technique des digues filtrantes

Les digues filtrantes sont des petits barrages constitués de pierres libres. L'eau peut librement couler à travers l'ouvrage, d'où leur comportement filtrant. La hauteur maximum des ouvrages est d'environ 2,00 m, mais la plupart des digues sont moins hautes. Leur profil est plus ou moins triangulaire, avec une pente plus faible en aval qu'en amont. La crête est en principe horizontale (en réalité, elles ne sont jamais tout-à-fait horizontales à cause de dégradations ou erreurs de construction). 9

Les digues filtrantes sont situées soit dans des bas-fonds, à faibles pentes longitudinales et latérales, soit dans des thalwegs, plus étroits et à pentes longitudinales et latérales plus importantes. Souvent, il s'agit d'une succession de digues dans le même bas-fond ou thalweg. Leur configuration peut être perpendiculaire au thalweg ou au bas-fond, ou courbe (convexe vue d'amont). Un schéma des digues filtrantes est donné dans les figures 2.3.a, b et c. Le comportement et les critères de dimensionnement des digues sont traités en détail dans la section 4.1.

Pour leur mise en place, les pierres qui sont ramassées sur les glacis et les plateaux sont apportées sur le site par un camion ou par une charrette à âne. La construction de la digue est faite entièrement à la main. Pour une digue d'une longueur d'environ 100 m, la construction dure 1 jour pour le transport en camion et environ 125 jours de main-d'oeuvre, divisés en: 2 jours à ramasser les pierres avec 25 personnes, 1 jour à charger le camion avec 25 personnes et 2 jours de construction avec 25 personnes (AFVP/FAC, 1988).

Pendant le fonctionnement de la digue, des petites et des grandes réparations sont nécessaires. Les premières nécessitent que les pierres soient remises en place, les dernières qu'il y ait des pierres qui soient apportées d'un autre site.

Le comportement filtrant et l'implantation sur des passages d'eau intermittents des digues filtrantes définissent leur fonctionnement. L'écoulement de l'eau, ruisselant après une pluie, est ralenti par l'ouvrage, entraînant l'étalement de l'eau sur des surfaces en amont de la digue, bien qu'entre-temps la qualité filtrante de la digue garantisse la décharge lente de l'eau retenue. De cette façon, la superficie des terrains inondés en amont des digues est plus importante qu'avant la construction de l'ouvrage. De même, la période d'inondation est plus longue.

En dehors de cette action qui favorise 1'infiltation des eaux d'écoulement, le ralentissement de l'eau entraine le dépôt d'une partie des matières organiques et minérales emportées par l'eau, en amont de la digue. Les digues filtrantes ont donc deux résultats favorables principaux pour la culture (dans la région considérée, il s'agit surtout du sorgho): - l'infiltration plus longue sur une superficie plus importante; - le dépôt des matières organiques et minérales, soit la création d'une terrasse cultivable, et une fertilisation des sols à l'amont des digues.

D'ailleurs, en favorisant le comblement des ravines en amont de la digue, l'ouvrage empêche aussi le développement d'une érosion concentrée, en même temps que les sédiments déposés sur toute la cuvette empêchent l'érosion de surface. De cette manière, la perte des champs par l'érosion est arrêtée et même transformée en son contraire. Les effets suivants peuvent donc être considérés comme les deux objectifs primordiaux de la construction des digues filtrantes: - une meilleure récolte; - l'arrêt de l'érosion sur place. 10

"H1 Hff m 1 * + * * Eau d'infiltration — Alluvions

Pierres libres

FIGURE 2.3.a : Schéma d'une succession de digues filtrantes dans un thalweg; coupe longitudinale du thalweg

1 "v> •— -

FIGURE 2.3.b : Coupe transversale d'une digue filtrante lors d'un écoulement

FIGURE 2.3.c : Vue de dessus d'une digue filtrante

côté aval côté amont 11

3. METHODOLOGIE

Un certain nombre de digues filtrantes dans la région de Rissiam ont été équipées de matériels de mesures hydrologiques (hauteurs d'eau et débit), afin d'étudier en détail leur fonctionnement hydraulique. Pour des raisons pratiques, le nombre de digues équipées n'est que de quatre. Les critères de choix de ces digues étaient: - les digues devaient être assez représentatives pour la région / le projet, en ce qui concerne les forme et dimensions; - l'échantillon des digues devait comprendre une succession de deux digues pour pouvoir étudier l'effet de l'une sur l'autre; - une digue devait se situer dans un bas-fond, les autres dans des thalwegs - les digues devaient être en bon état.

Les bassins versants des mêmes digues filtrantes qui ont une superficie qui varie entre 0,81 et 14,5 km^, ont été équipés de pluviomètres, afin d'étudier en même temps leurs caractéristiques hydrologiques.

L'hydrologie de sept autres bassins versants a été étudiée avec comme objectif d'obtenir des données permettant d'estimer la crue de projet, un des éléments les plus importants à prendre en compte dans la conception et le dimensionnement d'une digue. Cette étude hydrologique a été faite à l'aide d'un suivi de la hauteur de l'eau dans des barrages se trouvant à il'aval de bassins versants, dont la superficie varie entre 0,11 et 1,23 km^, et sur lesquels des pluviomètres ont été installés.

Une enquête auprès des personnes travaillant à la construction des digues filtrantes et des visites d'un grand nombre de digues sur le terrain a permis de vérifier la représentativité des digues filtrantes étudiées, et d'obtenir des données sur les éléments de conception ainsi que sur l'importance de ces éléments pour la solidité des digues.

L'étude de l'impact agricole des digues filtrantes a été effectuée en amont des mêmes digues étudiées pour leur comportement hydraulique, et sur quelques sites avec et sans digues près de ces sites. Les cultures ont été suivies (dates de semis, pratiques culturales), mais le choix des variétés (locales) et les pratiques culturales étaient déterminés par les paysans. Au moment de la récolte, des échantillons de rendements (carrés de 5 X 5 m) ont été pris, et après la récolte, des échantillons de sol ont été prélevés sur quelques uns de ces sites.

Un suivi de l'humidité du sol sur différentes profondeurs a été exécuté à l'aide de tensiomètres sur quelques sites en amont et en aval des digues filtrantes étudiées. Ce suivi devait permettre d'évaluer l'impact des digues sur l'augmentation de l'infiltration de l'eau dans le sol.

L'importance de la sédimentation en amont des digues filtrantes a été évaluée par différentes méthodes: mesure sur piquets, ramassage de sédiment sur petites superficies couvertes de plastique, et prélèvement d'échantillons de sol sur différentes profondeurs.

La description détaillée des dispositifs de mesure est présentée dans les sections du rapport dans lesquelles les résultats sont présentés et évalués (chapitre 4). 12

4.EVALUATION TECHNIQUE ET IMPACT AGRICOLE DES DIGUES FILTRANTES

4.1. Conception

4.1.1. Introduction

Dans cette section, des conceptions différentes de construction de digues filtrantes sont comparées, en considérant notamment leur solidité (résistance aux crues) et leur résistance à l'érosion autour de la digue.

Les observations ont été faites en 1988. Elles se sont organisées de la manière suivante:

- des observations détaillées sur le comportement d'une digue filtrante pendant une crue d'une part, et les dégâts occasionnés sur plusieurs digues filtrantes d'autre part;

- une enquête sur les caractéristiques et l'état des digues filtrantes dans la région du projet Rissiam, dans la province du Bam (voir annexe l.A pour les détails de l'enquête et les résultats statistiques);

-line enquête parmi les Volontaires du Progrès sur leurs expériences au ..'sujet des digues filtrantes (voir annexe l.B pour les détails);

- des visites sur les sites du Programme Allemand au CILSS à Séguédin (province du Bam) et sur les sites du projet PEDI à Kaya (voir section 4.1.3 pour des exemples de digues rencontrées);

- des discussions avec plusieurs personnes;

- une étude bibliographique.

Les résultats de ces différentes approches sont exploités ci-après. Souvent, la source exacte des idées ne peut pas être indiquée, car il s'agit d'une compilation de concepts, opinions et observations de terrain.

Pour une bonne conception des digues filtrantes, il s'agit essentiellement de trouver des principes qui empêchent que la digue ne fonctionne mal, ou qu'elle ne se casse. Dans cette section, les phénomènes de comportement indésirables sont examinés (section 4.1.2), et leurs conséquences pour les éléments de conception en sont déduits (section 4.1.4).

4.1.2 Phénomènes indésirables

Il y a six phénomènes de comportement qui peuvent entraîner un mauvais fonctionnement et des dégâts de la digue filtrante: 13

1. L'affaissement d'une crête originellement horizontale, entrainant une diminution de la surface inondée et du temps d'inondation. De plus, en provoquant une concentration du courant d'eau, l'affaissement peut faciliter la rupture (voir ci-après).

2. Le comblement par le sable, les limons et les matières organiques de la cuvette en amont de la digue filtrante peut diminuer le volume de la cuvette et, de ce fait, le volume d'eau infiltré. Ce phénomène est surtout indésirable en cas de grandes pluies, quand la cuvette est remplie jusqu'à la crête. En revanche, pour les petites pluies, le remplissage de la cuvette avec des dépôts est souhaitable, parce que la surface horizontale devient plus grande qu'auparavant. La surface sur laquelle l'eau de ruissellement s'étale augmente donc aussi. Le comblement, en créant une hauteur de déversement plus importante, peut faciliter le creusement des ravines en aval et la rupture (voir ci-après).

3. Le creusement des ravines en aval ou aux extrémités de la digue, surtout par le déversement entraîné par des grandes crues. Cet effet indésirable provoque 1'affouillement et la rupture (voir ci-après).

4. L'affouillement au pied de la digue augmente la pente au côté aval et diminue la largeur de la digue, entrainant un affaissement, et ensuite la rupture de la digue.

5. Le renardage. c'est à dire le creusement des renards en-dessous de la digue, entre les pierres et le sol, augmente le débit de filtration, ce qui peut diminuer la quantité d'eau infiltrée. De plus, le risque d'affaissement devient plus grand avec des renards sous la digue; dès lors, la digue se casse plus facilement.

6. La rupture de la digue, qui se distingue d'un affaissement dans la mesure où une quantité de pierres assez importante est transportée en aval de la digue.

Pour une meilleure conception . des digues filtrantes, il s'agit essentiellement de trouver les solutions techniques qui empêchent que les phénomènes ci-dessus ne se produisent. Comme les phénomènes sont tous plus ou moins relatifs à la rupture, il faut bien comprendre les processus pour mieux dimensionner les digues. De plus, bien que les phénomènes 1 à 5 seuls ne mènent pas forcément à des dégâts, la rupture d'une digue empêche le fonctionnement futur et mène éventuellement à l'anéantissement des résultats positifs attendus de la digue: la rupture doit donc être absolument évitée.

On peut distinguer deux formes de rupture:

a. Rupture directe: la digue se casse tout d'un coup. La hauteur de déversement est trop importante, et les pierres de la crête et/ou de la pente aval sont emportées par le courant. Une brèche se crée et constitue un passage d'eau préférentiel où se concentre l'eau, dont la force exercée sur les pierres augmente, et encore plus de pierres sont emportées.

b. Rupture indirecte: la digue montre des dégradations pendant quelque temps avant qu'une brèche ne se produise. Ces dégradations peuvent consister en: 14

- affaissement: produit un passage d'eau préférentiel, où se concentre l'eau, donc la force exercée sur les pierres augmente, et elles sont emportées par le courant.

- renardage: entraine l'affaissement.

- ravines en aval et affouillement: la base en-dessous des pierres de la pente aval disparait, et les pierres n'étant plus supportées, roulent en bas, aidées par le déversement.

De cette description des processus de rupture, on peut déjà déduire les quelques éléments de conception souhaités, qui limitent les risques de rupture:

- une hauteur de déversement limitée;

- une hauteur de chute limitée, donc une hauteur de digue maximale limitée;

- une vitesse de chute limitée, donc une pente douce en aval;

- une vitesse de filtration à travers la digue limitée, donc un assortiment et une disposition de pierres qui limitent cette vitesse.

Avant de passer au "guide de conception", quelques exemples de digues filtrantes rencontrées sur le terrain sont présentées.

4.1.3. Exemples de digues

Ici sont présentées des exemples de digues filtrantes que l'on a rencontrées pendant les visites de terrain faites en 1988. Les digues citées fonctionnent toutes sans qu'il y ait de dégâts importants. Le but de cette exposé est de montrer qu'il y a beaucoup de solutions pour la conception d'une digue, dépendant de la situation ê£. de l'avis du constructeur.

Sankondé amont (digue d'observations hydrauliques; voir figure 4.1.2.a)

superficie bassin versant: 1,90 km^ endroit: thalweg année de construction: 1985 longueur: 70 m hauteur maximale: 1,70 m pente amont: 1/0,5 pente aval: 1/2 largeur crête: 0,60 m droite ou courbe: droite profil de la crête: +- horizontal (pas de déversoir) hauteur de déversement maximale observée\ 0,40 m dégâts: quelques pierres de la crête et de la pente aval ont été emportées par l'eau; érosion au pied en aval commentaire: cette digue a une pente aval qui est trop élevée par rapport à sa hauteur, ce qui entraine une érosion en aval. 15

Keleguem (d'après Hubert Boirard, AFVP, Gourcy; voir figure 4.1.2.b)

superficie bassin versant: 600 km^ endroit: bas-fond, juste en amont d'une ravine profonde année de construction: 1988 longueur: 240 m hauteur maximale: 0,70 m pente amont: +- verticale - pente aval: 1/3 - 1/4 largeur crête: 0,20 m droite ou courbe: droite profil de la crête: 2 déversoirs, un de chaque côté de la ravine hauteur de déversement maximale observée: 0,70 m (sur digue même) dégâts: une brèche sur un côté, éloignée du milieu adaptations: diguettes dérivatives des deux côtés de la ravine commentaire: la digue ne s'est pas cassée là où on l'attendait (au milieu), mais sur un côté. Même avec ce bassin versant énorme, la digue pourrait tenir, si l'on la renforce.

Noh (d'après Boris Krause, PATECORE, Kongoussi)

superficie bassin versant: 7,5 km^ endroit: bas-fond année de construction: 1988 longueur: 700 m ïhautèur maximale: 0,60 m pént'e amont: +- verticale 'pente aval: 1/4 - 1/5 (ou même plus faible), avec des pierres bien plates largeur crête: 0,40 m droite ou courbe: courbe profil de la crête: horizontal hauteur de déversement maximale observée: plus de 60 cm dégâts: aucun commentaire: cette conception d'une digue semble la plus solide: la digue basse et à faible pente aval résiste bien au déversement, car elle n'empêche pas trop l'écoulement.

Dablo (d'après Rob van Grootveld, PEDI/BEAR, Kaya; voir figure 4.1.2.c)

superficie bassin versant: 10 km^ endroit: bas-fond année de construction: 1985 longueur: 200 m hauteur maximale: 0,80 m pente amont: +- verticale pente aval: 1/0.5 (visée 1/2, mais mal construite) largeur crête: 0,80 m droite ou courbe: droite profil de la crête: +- horizontal hauteur de déversement maximale observée: 0,60 m dégâts: érosion en aval dans les cours d'eau,affaissement aux mêmes endroits commentaire: malgré les pentes à peu près verticales, cette digue semble solide, grâce à sa largeur.La hauteur de chute entraine l'érosion en aval. adaptations: une tranchée a été creusée sous le pied en aval de la digue, et celle-ci a été remplie avec des pierres 16

FIGURE 4.1.1 : Les phénomènes indésirables

1. affaissement

2. comblement a. de la cuvette b. de la digue

V-\ JV 3. creusement de ravines en aval, et 4. affouillement 17

FIGURE 4.1.2 : Schémas des exemples de digues filtrantes

f-T h,,dev max=0.70 '

0.80 m

C. DabiO 18

4.1.4. Guide de conception

Dans cette section, les éléments de conception des digues filtrantes sont traités un à un, et leurs qualités les plus recherchées sont indiquées, à partir de l'analyse des phénomènes indésirables qui vient d'être faite dans la section 4.1.2.

Les éléments de conception qu'on peut distinguer et qui sont traités ci-après sont:

1. la hauteur maximale 2. la/les pente(s) du côté amont 3. la/les pente(s) du côté aval 4. la largeur de la crête 5. la longueur de la digue 6. le profil en long de la crête 7. l'assortiment et le choix des pierres 8. la disposition des pierres 9. l'écartement des digues 10. des conditions particulières

Dans la suite, le profil en long de la crête est considéré comme horizontal. D'autres cas sont discutés en section 4.1.5. Le concepteur doit porter une grande attention aux trois points ci-dessous: 'a •: - les techniques de conception différentes dans les bas-fonds et dans les 1 . -..'thalwegs (voir surtout points 1 et 5);

- les implications de la texture du sol sur l'érodibilité, et donc sur l'importance des considérations anti-érosives (voir tous les points), et les implications de la texture sur les propriétés d'infiltration et de stockage d'eau (voir surtout point 1);

- l'économie vis-à-vis du volume de pierres utilisé n'est pas inclue dans les considérations. Il faut calculer les volumes de pierres utilisés pour des options différentes avant de décider de la conception.

1. La hauteur maximale est une caractéristique très importante d'une digue filtrante, du point de vue agricole (voir 4.4), mais aussi du point de vue de la construction. Ce dernier point découle de l'analyse des processus de rupture (voir 4.1.2).

L'intérêt d'une digue haute est que par la grande capacité de filtration, les déversements sont limités^), et ainsi les risques de rupture. Mais une digue basse présente aussi des intérêts: la hauteur de chute de l'eau est diminuée, donc les risques d'érosion en aval sont limités. De plus, une digue basse limite la charge hydraulique sur le pied de la digue, donc les risques de renardage sont limités.

Note (1); Nous verrons dans la section 4.3 que la capacité de filtration reste toujours limitée par rapport au déversement lors des crues décennales. 19

En fait, on cherche à construire une digue basse, en évitant que la hauteur de déversement ne dépasse une certaine valeur (qui est encore à définir). Ceci n'est possible que dans le cas où l'on peut faire varier la longueur de la digue; cette variation n'est elle-même possible que si la digue se trouve .dans un bas-fond, c'est-à-dire dans un endroit rélativement plat. Dans un thalweg, une digue ; courbe diminuerait trop la surface inondée et deviendrait trop longue. S'il s'agit d'un bas-fond, on peut calculer la longueur (voir sections 4.2 et 4.3). Si cette longueur dépasse la largeur du bas-fond, la digue doit être courbe, convexe vue d'amont. On choisit une hauteur de manière à faire infiltrer assez d'eau, mais pas trop, hauteur qui dépendra donc du sol: par exemple, 0,40 m en cas d'argile, 0,60 m en cas de sol sablo-limoneux (d'après Boris Krause, projet PATECORE, Kongoussi).

Si la digue doit être construite dans un thalweg, il est presque impossible de faire varier sa longueur. Afin de limiter autant que possible le déversement, on choisit la plus grande longueur possible. La hauteur dépendra de la topographie. Puis il faut adapter la conception de la digue au plus grand danger de rupture, en prenant des valeurs prudentes pour les autres caractéristiques (notamment pente en aval; voir ci-après).

Une approche suivi pour des grands bas-fonds est de construire des digues basses, d'une hauteur de d'environ 0,40 m, robustes, c'est-à-dire larges, d'une largeur d'environ 2 m, sans tenir compte de la hauteur de déversement. On a rapporté de bons résultats de cette conception au projet PATECORE (voir section 2.2.6.,digue de Nô).

' \ • * i 2. Là pente du côté aval ( caractéristique primordiale selon les enquêtes) ' qui est nécessaire, dépend de la hauteur de la digue. Pour la stabilité de la digue, il est souhaitable qu'elle ne se situe pas en-dessous de 2:1 (H:V), bien qu'on puisse observer des digues basses de pente 1:0.5 (H:V) qui semblent stables. Il faut noter que ces exemples de construction rencontrés étaient tous construits très robustes, voire larges.

A partir des observations sur le terrain, on peut donner des valeurs indicatives pour les pentes maximaies en aval: 2:1 (H:V) pour une* hauteur allant jusqu'à 0,60 m, mais une pente de 4:1 ou 5:1 (H:V) pour une hauteur de plus de 1,50 m, et des pentes intermédiaires pour les hauteurs entre les deux. Cependant, les pentes souhaitables dépendent aussi de la hauteur de déversement attendue.

3. La pente du côté amont n'est pas très importante pour la stabilité de la digue. Une pente verticale suffirait en fait, mais compte tenu des animaux et des personnes qui veulent peut-être passer sur la digue, il vaut mieux faire une pente qui soit supérieure à 0.5:1 (H:V).

4. Concernant la largeur de la crête, une crête large résiste mieux à la force de l'eau qui déverse, qu'une crête pointue: les pierres sur la crête se tiennent en place l'une l'autre. S'il y a plusieurs lignes de pierres sur la crête et l'une des lignes s'en va avec le courant, il n'y a pas encore de passage d'eau préférentiel et dangereux . De plus, le passage d'animaux et de personnes est facilité par une crête large. Pour les digues hautes, il faut prévoir une crête relativement large, par exemple de 5 grandes pierres; pour les digues basses, 2 ou 3 lignes de pierres peuvent être suffisantes, ce qui se traduit en des largeurs comprises entre 0,60 et 1,50 m. 20

5. La longueur de la digue est déterminée par le contexte (bas-fond ou thalweg) (voir point 1). Dans un bas-fond, on peut faire varier la longueur en fonction des critères de déversement et de hauteur désirés, si les propriétaires des champs le permettent. Dans un thalweg, il est préférable de choisir l'endroit le plus large pour obtenir une longueur maximale, dans le but de limiter la hauteur.

6. Le profil en long de la crête est pris horizontal dans cette section. Pour d'autres conceptions, voir section 4.1.5.

7. L'assortiment des pierres doit être varié: de grosses pierres pour donner la stabilité (par leur poids) (voir point 8); de petites pierres pour remplir les espaces entre les grosses, et pour mieux ralentir l'eau qui filtre à travers.

Pour la construction d'une digue, il vaut mieux choisir des pierres lourdes et plates que des pierres légères et rondes. Dans les régions étudiées, ceci implique que le basalte est préférable à la latérite.

8. La disposition des pierres s'organise surtout de la manière suivante: - disposition des gros cailloux; - présence d'un filtre de gravier.

Pour stabiliser une digue filtrante, il est souhaitable de mettre de gros cailloux sur la crête et sur la pente en aval. Sur cette pente, une plus ;grande stabilité sera atteinte si les pierres sont déposées de manière à former un escalier. Ainsi, les pierres se supportent mieux. Le désavantage ' des- gros cailloux au pied de la digue, vu la hauteur libre sur laquelle tombe l'eau de déversement, peut être éliminé en creusant une tranchée pour les pierres les plus basses (voir figure 4.1.3).

En dehors d'un assortiment de pierres varié (voir point 7), le renardage est surtout combattu par un filtre de graviers en amont et en-dessous de la digue. Le lieu d'un cours d'eau étant plus vulnérable au renardage, un filtre sur cet endroit peut être suffisant. Le filtre peut quand même influencer négativement la vitesse de comblement de la digue et de la cuvette en amont: l'eau étant ralentie, dépose sa charge de matières organiques et minérales plus vite.

9. L'espacement des digues est théoriquement déterminé par la pente longitudinale du cours d'eau et la hauteur des digues, de manière à inonder un maximum de terrain. Le pied de la digue en amont est au même niveau que le sommet de la digue en aval. Cet arrangement sera modifié s'il y a des obstacles (voir point 10), si l'endroit calculé est un point étroit du thalweg, si les propriétaires des champs ne sont pas favorables, etc.

10. Comme conditions particulières, on peut citer la présence d'arbres ou d'une ravine active, c'est-à-dire qui est en train de se creuser vers l'amont. Il est souhaitable qu'il n'y ait pas d'arbres à proximité de la digue: les racines et les branches peuvent l'endommager.

Si une ravine active se trouve à l'endroit où la digue est construite, il faut traiter la ravine en même temps qu'on construit la digue. On remplit la ravine sur quelques mètres avec des pierres dë taille moyenne, en respectant une faible pente, et on les couvre avec des cailloux. De plus, la construction d'un "nez" (voir figure 4.1.4) en amont de la digue à l'endroit 21

- d'une ravine peut servir à (communication de Boris Krause, projet PATECORE, Kongoussi):

- écarter l'eau de cet endroit dangereux; - et donc mieux l'étaler sur la longueur de la digue; - renforcer la digue là où elle risque le plus de casser.

Il peut être nécessaire de construire également, au côté aval, un bassin de dissipation, sauf si la pente de la digue en aval est très faible.

FIGURE 4.1.3 : Assortiment et disposition des pierres

des grosses pierres plates sur la pente aval, déposées de manière à former un escalier

branckét 22

FIGURE 4.1.4 : Construction d un nez

I - V. __ ___ 23

4.1.5. Variantes de conception: déversoirs, diguettes d'épandage, culture de riz

Déversoirs

En cas de crue de projet trop importante, on peut envisager la constructioij d'un ou plusieurs déversoir(s). Du point de vue de la simplicité des ouvrages, ce qui est souhaité afin de permettre la construction des digues filtrantes par les paysans eux-mêmes, cette adaptation de conception n'est pas très favorable, mais parfois elle est nécessaire.Il y a deux alternatives de sa conception. Dans les deux cas, il faut tenir compte, en décidant de la hauteur du déversoir, de la hauteur minimale à respecter pour favoriser l'épandage et l'infiltration des eaux de ruissellement des pluies d'importance moyenne.

1. Déversoir à l'endroit d'un cours d'eau: c'est la solution la plus facile. Elle entraine la concentration d'une quantité d'eau assez importante, il faut donc bien protéger l'aval du déversoir. On peut penser à une pente très douce en aval, ainsi qu'un bassin de dissipation suffisamment grand. On peut même décider de construire le déversoir en gabions; tout dépend du déversement attendu. Il est aussi souhaitable de creuser des tranchées sous et à côté du déversoir, en les remplissant avec un filtre de petites pierres ou gravillons, pour éviter le renardage.

Parfois, un déversoir central se crée naturellement, quand la digue sfaffaisse à l'endroit d'un cours d'eau. Si on veut le maintenir comme déversoir, il faut alors faire attention à ce que l'aval soit protégé.

2. Déversoirs latéraux: ils ont un avantage du fait que l'eau de déversement peut servir à irriguer la terre en aval des déversoirs. Les déversoirs doivent avoir une longueur importante pour éviter des déversements concentrés. Le danger de ravinement par l'eau qui s'écoule vers le cours d'eau, suivant la longueur de la digue au côté aval, existe. Pour éviter ce processus, on peut construire des diguettes d'épandage en aval de chaque déversoir (voir figure 4.1.5.a). Vu cette conception compliquée, et le faible avantage des déversoirs latéraux par rapport aux déversoirs centraux, les déversoirs latéraux sont présentés comme possibilité technique parallèle plutôt que comme solution pratique.

Diguettes d'épandage

Mis apart les diguettes d'épandage associées aux déversoirs (voir ci- avant),des diguettes, d'épandage peuvent être construites comme des extensions d'une digue filtrante, suivant la courbe de niveau, de manière à étaler le plus possible l'eau de ruissellement (voir figure 4.1.5.b).

Culture de riz

Il est envisageable de réduire le débit de filtration et, par conséquent de prolonger le temps d'inondation des cultures. Surtout s'il s'agit d'un sol argileux, les conditions favorables pour la culture de riz pluvial peuvent 24

être créées par une adaptation de la conception des digues filtrantes. Ceci est possible en choisissant la taille des pierres du corps de la digue assez petite. Il est également envisageable de colmater la partie basse de la digue, et ceci de préférence après la formation d'une terrasse importante, afin de conserver une petite hauteur d'eau qui permette de cultiver certaines variétés de riz.

FIGURE 4.1.5. : Diguettes d'épandage

ruissellement

déversoir latéral

a. diguettes d'épandage associées aux déversoirs

digue

coupes transversales

diguette digue b. diguettes d'épandage comme extensions d'une digue filtrante 25

.4.1.6. Entretien des digues

Il s'agit de remettre des pierres en cas de petites dégradations, et de réparer les affaissements, ruptures et renards.

En cas d'affaissement ou rupture, il ne suffit pas de remettre les pierre^ en place, contrairement à l'opinion souvent exprimée, car les deux phénomènes sont déjà eux-mêmes signes que la digue est sous-dimensionnée.

A part une réparation complète des affaissements et des ruptures, en apportant des pierres, on peut décider de conserver la partie affaissée comme déversoir (voir section 4.1.5), ou de construire un déversoir à partir de la rupture.

S'il existe déjà des renards, on ne peut agir que de façon à éviter le pire, en faisant un filtre en amont de la digue (gravillons).

Le comblement de la pente en amont de la digue n'est pas souhaitable du point de vue de la fonction filtrante de la digue. Quand 1'eau cherche un passage à travers malgré tout, elle risque de se concentrer sur quelques points de la digue, en érodant la terre en dessous (renardage). On pourrait envisager d'enlever les dépôts sur cette pente de temps en temps, de préférence à un moment où ils sont mouillés.

Par contre, le comblement de la cuvette d'une digue filtrante est souhaitable du point de vue agricole, un des objectifs de la construction des digues étant la création d'une terrasse cultivable. Cela n'empêche pas que le risque de déversements importants augmente quand la fonction de réservoir de la cuvette diminue. Ce problème ne peut pas être résolu par l'entretien. La meilleure solution semble être de bien stabiliser la digue filtrante, en plantant une bande d'Andropogon ou d'autres espèces de plantes en amont et en surveillant la pente en aval. Puis, il est conseillé de construire une nouvelle digue en amont ou en aval de la digue comblée, pour que la terre apportée puisse se déposer dans la cuvette de cette digue. Finalement, tout le thalweg ou tout le bas-fond sera traité et terrassé. Cette solution est préférable à un rehaussement de la digue comblée, car dans ce cas on ne fait qu'accumuler toute la terre à un seul endroit, et augmenter les risques liés aux digues hautes. 26

4.2.Détermination de la crue de projet

Pour le dimensionnement des ouvrages hydrauliques comme des digues filtrantes, une des données les plus importantes à prendre en considération est la crue de projet. La crue de projet est la plus grande crue à laquelle l'ouvrage doit pouvoir résister sans subir de dégâts. D'habitude, pour des ouvrages de l'importance d'une digue filtrante, on prend comme crue de projet la crue décennale (Qxq)> est plus grande crue annuelle à laquelle on doit s'attendre en moyenne une fois tous les dix ans.

Afin d'obtenir des données sur la crue décennale provenant des petits bassins versants dans la région de Rissiam, les écoulements provenant de huit bassins versants ont été suivis en 1986, 1987 et 1988. Sur sept bassins, ceci a été fait à l'aide d'une échelle limnimétrique placée en amont d'un barrage (près du déversoir); les écoulements du huitième bassin versant était étudié à l'aide des dispositifs de mesure (déversoirs/seuils) installés en aval de la digue filtrante de Nané, dont on a étudié le fonctionnement hydraulique (voir 4.3). Des pluviomètres installés a proximité des barrages et des digues ainsi que sur les bassins versants ont permis d'enregistrer les pluies correspondantes. Les données obtenues par ces mesures sont extrapolées pour obtenir les crues décennales, dont les valeurs sont comparées avec les résultats de deux méthodes de calcul couramment utlisées pour l'estimation des crues décennales Q^o-

;La démarche d'estimation de Q^q souvent utilisée en Afrique Occidentale est là méthode RODIER-AUVRAY ( ORSTOM-CIEH, 1965). Elle est résumée ci-dessous.

1. L'hypothèse de base est que la crue décennale est engendrée par une averse décennale. On estime la hauteur journalière ponctuelle de cette averse, p10» sans prendre en compte son intensité.

2. On calcule le volume total Vp de la précipitation sur le bassin en multipliant la hauteur P^q Par un coefficient d'abattement e ( qui tient compte de la non-homogénéité spatiale de l'averse considérée et qui varie selon la superficie du bassin versant) et par la superficie A du bassin versant considéré. On obtient donc:

Vp - e * P^o *.A

3. On cherche la valeur du coefficient de ruissellement K à partir des caractéristiques topographiques, géologiques et de végétation. Le volume d'eau effectivement ruisselé sur le bassin Vr devient:

Vr - K * Vp

4. On évalue le temps de base Tb des crues, qui correspond à la durée effective du ruissellement sur le bassin. Par conséquent, le débit moyen Qm0y pour la crue décennale est:

Qmoy — 27

5. Le débit de pointe Qmav. de la crue, qui est le même que Q^g que l'on cherche, est égal au produit du débit moyen par un coefficient a :

QlO - a * Qmoy

Si on assimile 1'hydrogramme à un simple triangle, / Qmoy est éSal 2. On obtient un hydrogramme très aigu avec une base élargie dans le cas des bassins qui ruisselent très bien; le débit maximal est supérieur à deux fois le débit moyen.

La méthode Rodier-Auvray (ORSTOM-CIEH 1865) a été développée pour les bassins versants d'une superficie à partir de 10 km2, jusqu'à 120 km2, une condition qui n'est pas satisfaite dans le cas des bassins versants étudiés.

La méthode RODIER-RIBSTEIN (0RST0M, 1988) est plus adaptée aux conditions rencontrées: elle a été développée pour des bassins versants d'une superficie de 2 à 10 km2. Il sera donc intéressant de comparer les observations non pas seulement avec la méthode Rodier-Auvray, mais aussi avec la méthode Rodier-Ribstein. La démarche générale est la même que pour la méthode Rodier-Auvray. Les modifications se trouvent dans l'évaluation de Tb et de K pour un cas particulier, à partir des graphiques qui prennent en compte des données sur la topographie et la perméabilité des états de surface des bassins versants.

iDans la suite, les coefficients K, Tb et a sont déterminés à partir des observations effectuées sur les 8 petits bassins versants étudiés. Ils sont 'comparés avec ceux donnés par les graphiques des méthodes citées ci-dessus. Le coëfficiënt d'abattement e est considéré égal à 1, compte tenu des petites superficies des bassins versants.

Des relevés topographiques ont été effectués sur les cuvettes des barrages afin d'établir la courbe Hamont - V(cuvette). Cette courbe permet de calculer le volume d'eau ruisselé à partir des hauteurs d'eau sur l'échelle qui ont été observées:

Vr - V(cuvette,après crue) - V(cuvette,avant crue)

Là où la précision des observations le permet, 1'hydrogramme des crues peut être reconstitué avec les relevés de hauteurs.

Les superficies des bassins versants ont été déterminées sur des photos aériennes à l'échelle 1:50.000 . Cette donnée permet de calculer le volume brut de pluie tombée:

Vp (m3) - P (mm) * A (m2) * 10-3 ( e - 1 )

(pour la détermination de P à partir des données des pluviomètres, voir annexe 2.B).

Le déroulement des mesures et les problèmes rencontrés sont décrits en annexe 2.A. 28

Interprétation

Comme méthodes d'interprétation des résultats on a utilisé:

1. La détermination des facteurs qui expliquent la lame d'eau ruisselée Lr (-Vr/A) à l'aide des autres variables qui sont connues sur les crues observées. On utilise ici la méthode de régression linéaire multiple qui donne une expression de Lr du type:

Lr - AO + Al * VI + ...... + An * Vn

où VI .. .Vn sont des variables explicatives, et AO ... An les coefficients de régression. Les variables qui ont été utilisées sont:

hauteur de pluie sur le bassin versant; intensité moyenne de la pluie; durée de la pluie; date de la pluie; intervalle de temps séparant la crue observée de la précédente; hauteur de la pluie précédente.

2. L'explication de la lame d'eau ruisselée Lr (-Vr/A) avec la hauteur de pluie tombée P. La technique d'analyse utilisée est l'a-justement à une ••fonction de puissance, qui donne une expression de Lr du type: . ' ' • r • b - . Lr.„ a * P

Cette analyse est ramenée à un problème de régression linéaire simple en prenant les logarithmes décimales:

log Lr - log a + b * log P

La simplicité de l'analyse représente en même temps le seul avantage de cette méthode, car théoriquement le ruissellement ne dépend pas seulement du volume de la pluie. Cependant, la hauteur de précipitation a une prépondérance (ORSTOM.1988).

Résultats

Les relevés fiables de l'année 1988 et les calculs se trouvent en annexe 2.B. On remarquera que pour certains barrages, il a été nécessaire d'estimer la hauteur sur l'échelle avant que la crue ne commence, car l'observation en début de ruissellement manquait. L'estimation a été faite en reconstituant la courbe de tarissement entre deux crues a partir des vitesses moyennes de pertes d'eau (infiltration, évaporation et consommation) qu'on peut calculer pour chaque barrage.

Les observations des années 1986 et 1987 sont trop nombreuses pour être inclues; les relevés essentiels sont donnés en annexe 2.B, ainsi que les résultats des analyses mathématiques. 29

Les résultats de l'analyse des hydrogrammes sont donnés dans le tableau 4.2.1:

TABLEAU 4.2.1: Résultats de l'analyse des hydrogrammes

superficie B.V. date de pluie Tb barrage (km2) la crue (mm) (min) a

Birou 0,15 10-7-88 36 100 2.84 20-7-88 43 180 2.03 Denguila 1,23 22-7-88 19 70 1.93 31-8-88 17 120 2.71 Hamdallaye 0,36 11-8-88 45 100 2.18 18-8-88 53 100 2.09

Avec la méthode Rodier-Auvray, on trouve les valeurs suivantes: pour la classe R4 (assez fortes pentes, bassins de Denguila et Hamdallaye) Tb - 2 h 30 min , pour la classe R5 (fortes pentes, bassin de Birou) Tb - 1 h 20 min. Avec Rodier-Ribstein, ces valeurs sont 120 min et 100 min respectivement. Ces dernières correspondent donc mieux aux observations. Il faut noter que les valeurs observées sont peut-être des sous-estimations des valeurs vraies, car on a l'impression que les observateurs n'ont pas toujours attendu la fin du ruissellement pour s'en aller.

La moyenne des valeurs de a qui ont été trouvées est plus basse que celle donnée par Rodier-Auvray et Rodier-Ribstein, qui estiment tous les deux que a - 2.6 : ici a moy - 2.3. A cause d'une plage de variation des observations assez importante: 1.'93 - 2.84 , la moyenne n'est donc pas très significative.

Les résultats des analyses de la lame ruisselée ont été analysés pour huit bassins versants. Ils sont donnés dans le tableau 4.2.2: 30

TART .F.AIT 4.2.2 : Résultats de l'analyse de la lame ruisselée

1 T T 1 1 |site 1 superficie année 1 formule r |no.obs| |B.V. (km2) 1 1 1 - - 1

|Birou 1 0,15 1986 j(5ï) Lr - 0.5162 * P + 0.1751 * I - 6.2118 0.96 j 11 i j(lOI) Lr - 0.4402 * P + 0.1763 * I - 0.0226 * N - 2.9723 0.98 j nj 1988 |Lr = 0.0380 * P exp 1.6602 0.881 , 12 j 1986/88 |Lr - 0.1036 * P exp 1.3867 0.88 j 231 1Yougounini 1 0,11 1986 |Lr - 0.0125 * P exp 1.7777 0.84 j 16 j 1988 |Lr - 0.0327 * P exp 1.5144 0.86| 171 86/87/88 |Lr - 0.0154 * P exp 1.7260 0.89 j 39 j |Denguila 1 1.23 1988 |Lr - 0.0394 * P exp 1.3909 0.91 j 5| 1Temnaoré 1 1.08 1988 1 Lr - 0.0230 * P exp 1.4729 0.71J 131 |Baribsi 1 0,95 1988 |Lr - 0.00347 * P exp 2.178 0.96 j 101 1Hamdallaye j 0,36 1988 |Lr - 0.0405 * P exp 1.6628 0.89 j 14 j 1 Tempora j 1.08 1986 |Lr = 0.387 * P - 2.289 0.93 j 101 1986/87 j(51) Lr - 0.3581 * P + 0.8324 0.88 j 151 |Nanè j 0,81 1988 |Lr - 0.0873 * P exp 1.140 0.83 J 6| 1 1 -1 1 1 1 i r = coefficient de corrélation no. obs = nombre d'observations Lr - lâme ruissellêe (ran) P •» précipitation (ton) I - intensité moyenne de la pluie (mm/h) N » intervalle de temps entre la pluie observée et la précédente (h)

Lès -lames ruisselées de fréquence décennale ont été calculées à partir des 'formules exponentielles trouvées, prenant comme pluie décennale P^g - 95 mm (d'après CIEH, 1984). Les coefficients de ruissellement pour la crue de fréquence décennale, K^g. qui en résultent, sont donnés dans le tableau 4.2.3. On observe que la variation des K]_g est importante: de 0.17 (Nanè) à 0.82 (Hamdallaye). Avec Rodier-Auvray on trouve 0.82 (combinaison R4P2) à 0.25 (combinaison R4P4). La classification des bassins versants selon Rodier-Auvray et selon Rodier-Ribstein, et les coefficients de ruissellement qui sont ensuite donnés par les deux méthodes, sont donnés également dans le tableau 4.2.3:

TABLEAU 4.2.3 : Comparaison des K10

K10 cale » K10 calculé avec formules de tableau 4.2.2

classe R-A » classe selon Rodier-Auvray K10 R-A • K10 selon Rodier-Auvray

classe R-R » classe selon Rodier-Ribstein K10 R-R - K10 selon Rodier- Ribstein 31

Les valeurs données ne sont que des estimations globales, car les données de pentes ou de perméabilité n'étaient pas disponibles. Les pentes et la perméabilité ont donc été estimées. Cette imprécision va surtout exercer une influence défavorable sur la précision des valeurs données par Rodier- Ribstein, parce que cette méthode demande des données plus précises que Rod ie r-Auvray.

Le bassin versant pour lequel les estimations avec les deux méthodes correspondent le moins avec les observations, est Birou. On voudrait le classifier dans R5P2, mais pour cette classe Rodier-Auvray ne donnent pas de valeurs.

Il faut noter que toutes les considérations à partir des K^q calculés sont approximatives, car les valeurs K^q mêmes ne sont pas très fiables, parce que:

- le nombre des observations est faible dans presque tous les cas, surtout pour les grandes pluies;

- l'extrapolation des courbes Lr - f (P) afin de calculer K^q est considérable: la pluie maximale observée est souvent d'environ 50 mm (voir annexe 2.B) et P^q - 95 mm; ,

En conclusion on remarque que les coefficients de ruissellement qui sont calculés avec la méthode Rodier-Ribstein correspondent assez bien avec les coefficients de ruissellement qui ont été trouvés par extrapolation des observations. Cette méthode demande des estimations de pentes et de 'perméabilité qui sont assez difficiles.

Conclusion

Le but des observations de crue était d'arriver à une estimation de la crue de projet pour la région d'étude. Vu les très grandes différences observées dans cette région entre les coefficients de ruissellement, on peut conclure que cette crue de projet est différente pour chaque bassin versant. Les coefficients de ruissellement, le temps de base et le rapport Qmax / Qmoy qui ont été calculés pour la crue décennale avec la méthode Rodier-Ribstein correspondent assez bien avec les coefficients qui ont été observés. On recommande donc l'utilisation de cette méthode, bien qu'elle demande des estimations de pentes et de perméabilité qui soient assez précises.

Les estimations de crue de projet à partir de la méthode citée ci-dessus pourraient être vérifiées avec une enquête de crue sur place (Lamachère, 1988). 32

4.3. Fonctionnement hydraulique et impact hvdrologique

4.3.1. Introduction

Les recherches sur le fonctionnement hydraulique et'l'impact hydrologique des digues filtrantes ont été faites sur quatre digues filtrantes qui ont été équipées avec des dispositifs de mesure des hauteurs d'eau et des débits d'écoulement.

Le tableau 4.3.1 donne quelques informations sur les digues étudiées, ainsi que sur les années de suivi de leur comportement hydraulique.

TABLEAU 4.3.1 : Les digues filtrantes équipées avec des dispositifs de mesure de comportement hydraulique

! . 1 1 1 1 Superficie 1 Pente longi Superficie | Hauteur de du bassin 1 Années Etat de | Longueur de tudinale du champ d'êpan-| 1 Digue filtrante d'observation la digue 1 la digue (m) la digue (m) thalweg (Z) versant km2) dage (ha) | 1 1 1 Sankondé amont 1987,1988 bon 1 70 1.* 1,1 1,9 0,4 1 1 Sankondé aval 1986,1987,1988 bon 1 70 1,5 1,1 1,9 0,6 1 ^ Nané ' 1986,1987,1988 bon 1 80 1.3- 0,8 0,81 0,7 1 1 ' Rambo'' 1987,1988 bon 1 140 0,6 0,4 14,5 1,6 1 1 • " 1 1 1

Toutes les digues filtrantes étudiées sont isolées ou bien situées en tête d'une succession de digues dans un thalweg, sauf celle de Sankondé aval qui se situe juste en aval de la digue de Sankondé amont. Le site de Rambo se distingue des autres sites par la largeur du thalweg, que l'on appelle plutôt bas-fond.

Les équipements suivants ont été installés sur ces 4 digues filtrantes (les détails sur l'équipement se trouvent en annexe 3.A. , voir aussi la figure 4.3.1 ):

- afin de mesurer Hamont une ou plusieurs échelles, à quelques mètres en amont de la digue, et, dans 3 des 4 cas, un liranigraphe à côté de l'échelle;

- afin de mesurer Q filtr et Q dév un seuil bétonné à une vingtaine de mètres en aval de la digue, équipé d'une échelle à quelques mètres en amont et une ou plusieurs échelles sur le seuil. L'eau filtrée et/ou déversée est concentrée vers le seuil par des murets;

- afin de mesurer l'hauteur de déversement Q dév, une échelle sur la crête de 1 des 4 digues. 33

Des relevés topographiques des digues ont été faits afin de déterminer la surface filtrante Amou^^ en fonction de la hauteur de l'eau à l'amont Hamont' et ^es relevés topographiques des cuvettes/champs d'épandage en amont des digues afin de déterminer les volumes d'eau stockés V cuvette en fonction de Hamont.

Les cartes topographiques des sites ainsi que les profils en long des digues filtrantes étudiées sont présentées dans les figures 4.3.2 à 4.3.5.

Dans ce chapitre, le fonctionnement hydraulique des digues sera traité d'abord (4.3.2), avant d'aborder leur impact hydrologique (4.3.3).

FIGURE 4.3.1.: Schéma d'une digue filtrante avec des dispositifs de mesures hydrologiques lors d'un écoulement donnant lieu à un déversement sur la digue

écoulco®^

î échelle limnimétrique limnigraphe seuil avec échelle limnimétrique

FIGURE 4.3.3 Site et profil en long de la digue filtrante de Sankondé aval (B)

.< — oigu*

oiqutit«

S OU* I

H cot«

. 1.4t

1.31

1.21

UI - 1.01

0-91

. 0.11

- 0.TI . 0.C1

0.S1 36

FIGURE 4.3.4 : Site et profil en long de la digue filtrante de Nané

Diçuftl»

Seuil .

10.20- -1.0? 10.10- Crfu -0.97 10.00' -0.67 9.90- -0.77 9.»0" -0.67

9.70- -a57 Amonl 9.60 -0.47 9.50- -0.37 9.40- -0.27 9.30- -0.17 o S O IS 20 2S JO JS «O « SO SS S Ü £ 37

FIGURE 4.3.5 : Site et profil en long de la digue filtrante de Rambo

o w ta >o

4.3.2. Le fonctionnement hydraulique

La recherche sur le fonctionnement hydraulique des digues filtrantes concerne l'obtention d'une courbe de tarage de ce type d'ouvrage: Q - f (Hamnnt-), exprimantla variation du débit en fonction de la hauteur de l'eau à l'amont de la digue. La connaissance de cette fonction est un moyen important pour aboutir à une méthode de dimensionnement des digues en fonction de la crue de projet calculée.

Principes

La réaction d'une digue filtrante sur une crue arrivant par le thalweg ou le bas-fond, est consituée de deux parties:

1. Filtration : l'arrêt temporaire de l'eau d'écoulement,puis la filtration à travers la digue. On obtient le débit de filtration (Q filtr);

2. Déversement : au moment où la hauteur d'eau en amont de la digue atteint le niveau de la crête, l'eau commence à déverser par-dessus la digue. On obtient le débit de déversement (Q dév).

Les proportions des deux parties pour une crue particulière dépendent de ;l'importance de la crue. Les crues relativement petites engendrent la filtration de l'eau d'écoulement à travers la digue; les crues plus '* importantes entrainent la filtration , ainsi qu'un déversement par-dessus la digue. Un déversement sans filtration ne se produit pas, si le parement amont de la digue n'est pas entièrement colmaté.

Dans cette section, il s'agit d'abord de trouver les relations existant entre la hauteur en amont de la digue Hamont et 0 filtr. et entre Hamont et 0 dév. Puis, on examinera la relation surface mouillée Amou-Q - 0 filtr , car l'on s'attend plus à une "relation-type" entre la surface qui filtre et le débit qui filtre qu'entre la hauteur de l'eau en amont de la digue et le débit filtrant.

Les mesures effectuées au niveau des seuils permettent de calculer le débit total de filtration et de déversement, car on peut exprimer le débit sur le seuil en hauteurs d'eau en amont et sur le seuil. L'aspect théorique de ce sujet est traité en annexe 3.C. Les mesures avec l'échelle sur la digue, combinées avec les mesures avec l'échelle en amont de la digue, permettent d'estimer le débit de déversement à partir de la même théorie.

Ensuite, le coefficient de déversement m dans la formule suivante est calculé:

0 5 1 5 1 5 Q dév - m * L * (2g) ' * H^ » - m * L * 4.43 * Hdév »

où H^v ~ hauteur d'eau en amont de la digue par rapport à la crête de la digue (m). L - longeur de la digue (m) 39

Ceci permettra de calculer le déversement avec comme seule donnée la hauteur d'eau en amont de la digue, ou, alternativement, la hauteur d'eau sur la digue:

Q dév — m * L * (2g)®'^ * 1.5^»^ * h^'^ - m * L * 8.14 * h^'^

où h - hauteur d'eau sur la digue (m), ceci en supposant que H^v *" h (voir annexe 3.E).

Le déroulement des mesures et les problèmes rencontrés sont décrits en annexe 3.B. Il ressort que les données obtenues sur la digue filtrante de Rambo ne sont pas utilisables; elles ne sont donc pas exploitées dans la suite de cette section 4.3.

Les résultats

Les mesures permettant de trouver les relations Hamont " Q filtr. Amou£^ - O filtr et Hamont: - 0 dév , ainsi que les calculs effectués, sont donnés en annexe 3.D. Les graphiques des figures 4.3.6 à 4.3.11 représentent l'ensemble des résultats pour chaque digue, donnant aussi les points calculés de Hamont - Q filtr , et Amoun - Q filtr. Dans les graphiques de Sankondé aval et Nanè, sont également indiqués les points trouvés en 1986. Pour l'année 1987, il n'y a pas de résultats utilisables. Les courbes ^optimales représentant les points des deux années ont été calculées, pour les fonctions Hamont - Q filtr avec la méthode de régression multiple, pour ' les fonctions Amou:Q - Q filtr selon une méthode de régression linéaire. 40

FIGURE 4.3.6 : Relation Q filtr - Hamont pour la digue filtrante de Sankondé amont 41

FIGURE 4.3.7 : Relation Q filtr - Auj0uil pour la digue filtrante de Sankondé amont 42

FIGURE 4.3.8 : Relation Q filtr - Hamont pour la digue filtrante de Sankondé aval 43

FIGURE 4.3.9 : Relation Q filtr - AJJ^-q pour la digue filtrante de Sankondé aval 44

FIGURE 4.3.10 : Relation Q filtr - Hamont pour la digue filtrante de Nané

NANE (Q filtr. - H amont digue)

Q filtr. {mVs)

1,0 © = Ciue 1966

( s Crue 1918

1.5

t,0

0,5

i •/* H amont (W) ,iiiiiiii i i i i i i i i i i i i i ;i i i i i i i i i i* ->•" I • I ' • F 0 70 0,«0 0,90 0,40 0,50 0,60 45

FIGURE,4.3.11 : Relation Q filtr - Amoujj pour la digue filtrante de Nané 46

Q filtr -

Les résultats des analyses statistiques sont donnés dans le tableau 4.3.2. Il faut noter que les données de 1986 et celles de 1988 ont été traitées ensemble.

TABLEAU 4.3.2 : Relations entre Q filtr et Hamont

® = ®amont* r2 = coefficient de corrélation

Dans les graphiques on voit que les observations de O filt-.r rqr rannnrt- à Hamont l'anriée 1986 sont confirmées par celles faites en 1988, car elles se trouvent au milieu du "nuage de points" de 1988. Les courbes qui ont été trouvées en 1986 ne sont quand même pas pareilles à celles de 1988, car dans la première année on n'a considéré que les points à partir du moment où la courbe était droite pour la dérivation de la formule. Les formules de 1986 et de 1988 ne peuvent donc pas être comparées.

Q filtr " ^mouil

Les résultats des analyses statistiques sur les points 0 fil t-.r - A sont montrés dans le tableau 4.3.3. Les points de 1986 ne sont plus disponibles mais les courbes qui ont été calculées figurent dans les graphiques de 1988.' Contrairement aux relations Q filtr - H échelle, les courbes Q filtr - Amouil calculées en 1988 ne se trouvent pas au même endroit que celles de 1986. On reviendra sur cette observation au cours de discussion de résultats ci-dessous.

Note (1): La formule de Sankondé amont ne correspond pas tout-à-fait à la réalité, compte tenu d'un problème de mesures enregistrées sur le seuil (voir 4.3.3) 47

TABLEAU 4.3.3 : Relations entre Q filtr et A^^^ en forme de Q filtr - a + b * Amouil

r2 - coefficient de corrélation no. obs » nombre d'observations

On voudrait assigner une signification physique aux coefficients des courbes trouvées. Dans le rapport sur 1986, il a été proposé que (CIEH-AFVP 1987):

- L'ordonnée à l'origine a représente le débit qui ne passe plus a travers la partie de la digue colmatée, à cause des dépôts accumulés au cours du temps.

- U* ordonnée a soit liée au dispositif mis en place: l'effet de '' ralentissement entrainé par la cuvette du seuil serait partiellement responsable.

- La pente des courbes Q filtr - Amoujj, b, représente la vitesse de filtration de la digue, qui dépendrait des dimensions et de l'agencement des pierres.

Cette interprétation était soutenue par deux observations:

- a pour la digue de Nanè, la plus vieille, était plus élevé que celui de Sankondé aval, ce qui correspondrait à un comblement plus important.

- b était le même pour les deux digues, ce qui pourrait être le résultat des conditions de dimensions et agencement de pierres identiques dans la région.

Si on considère toutes les courbes Q filtr - A^U-Q trouvées, on voit que les analyses faites en 1988 contredisent ces conclusions:

- Malgré l'application d'une méthode de dépouillement qui élimine l'effet de ralentissement par la cuvette du seuil, il y a une ordonnée.

Note (1): La formule de Sankondé amont ne correspond pas tout-à-fait à la réalité, compte tenu d'un problème de mesures enregistrées sur le seuil (voir 4.3.3) 48

- L'ordonnée a est positive pour deux des trois courbes. Ceci contredit la signification de a comme "surface perdue pour la filtration", mais un a positif pourrait indiquer l'augmentation de débit filtré par renardage.

- Le coefficient b n'est plus le même pour toutes les digues. Notamment, pour la digue de Sankondé aval, b en 1988 est deux fois b en 1986, bien que les courbes Q filtr - Hamont soient identiques. Le fait que le b de la courbe Q filtr - Amou;Q de Sankondé aval de 1988 n'est pas le même qu'en 1986, bien que les courbes Q filtr - Hamont se recouvrent, pourrait être expliqué par les relevés topographiques différents: les courbes Amoujj - Héchelle qui ont été déterminées, sont différentes. Cette différence pourrait être expliquée par un certain tassement ou affaissement de la digue ou par le comblement à l'amont de la digue, mais également par des différences dans la méthode des relevés topographiques qui se sont répétés chaque année.

En conclusion, il apparaît que les coefficients ne peuvent pas facilement être liés à quelques caractéristiques physiques de la digue.

Q dév - Hgjjjgjjl-

Les mesures et les calculs par rapport à la relation 0 dév - Hamont: sont donnés en annexe 3.E. Ils n'ont été effectués qu'en 1986. Le coefficient de déversement m obtenu varie entre 0.30 et 0.38, les plus grandes valeurs étant obtenues pour les plus forts débits.

On compare les coefficients m avec le coefficient c qui a été utilisé pour les calculs de longueur des digues (voir section 2.2.3):

- d'une part, Q dév - L * c * H1,5 avec c - 1,65 ;

- d'autre part, Q dév — m * L * 4.43 * H^'*' avec m entre 0,3 et 0,4 (voir ci-dessus).

La compatibilité de m et c est prouvée si m * 4,43 — c. Avec les valeurs expérimentales de m on trouve m * 4,43 entre 1,32 et 1,77, donc les valeurs observées correspondent avec la valeur de c donnée par la littérature.

Calculs de hauteur et surface d'une digue

Avec les formules expérimentales de Q filtr - Hamont, Q filtr - Amou^-j_ et Q dév - Hamont, on peut déterminer la hauteur ou la surface mouillée d'une digue pour une situation particulière et pour des exigences particulières. Ici est calculée la hauteur de déversement qu'on peut attendre pour la crue de projet des digues de Sankondé. 49

1, Calcul de crue de projet Q^g (voir section 4.2).

En prenant K - 0.50 (ce qui est une valeur élevée pour raisons de sécurité) ?10 - 95 mm A bassin versant - 1,90 km2 e - 1 Tb - 140 min - a - 2,6 il s'ensuit que Q^Q - 27,9 m3 / S.

2. Calcul de répartition de Q^q en déversement et en filtration:

Q arrivé - Q filtr + Q dév + 5V / 5t + Q inf où - Q inf négligeable (voir section 4.3.3) - SV / 5t au point maximum de crue est zéro

En prenant Q dév - 0,40 * L * (2g)0,5 * H1,5

Q filtr - - 0,34 + 0,077 * Amouil

(valeurs moyennes des courbes trouvées ci-dessus), on obtient les résultats suivants:

Pour Sankondé aval ( Amou£]^ - 34 ; L - 70 m ) : Q filtr - 2,3 m3/s Q dev - 25,6 m3/s H - 0,35 m

Pour Sankondé amont ( - 24 m^ ; L - 70 m ) : Q filtr - 1,5 m3/s Q dev - 26,4 m3/s H - 0,36 m

On compare la valeur de H de Sankondé aval trouvée ci-dessus avec la crue du 19 août 1988, où H échelle maximum indiquée par le limnigraphe est 1,56 m, c'est à dire le déversement H dév a atteint 0,15 m. Le débit de pointe mésuré est 9,64 m3/s. Donc, pour un débit de pointe de 1/3 de Q10 la hauteur de déversement observée est 2/5 de la hauteur calculée pour ce débit Q10.

Alternativement, on peut calculer le débit Qarrivé en partant de la valeur de H - 0,15 observée le 19-8-1988. On trouve que Q arrivé - 9,48 m3/s, à peu près la "vraie" valeur (ceci en négligeant les erreurs possibles des mesures sur le seuil).

Ceci nous amène à la conclusion que le coefficient de déversement utilisé m -0,4 , et qui était trouvé à partir des observations faites en 1986, n'a pas été contredit par les calculs de déversement à partir de la crue de projet, ni par les observations de déversement et de débit de pointe faites le 19 août 1988. Ceci implique que le coefficient c - 1.65 n'a pas été rejeté non plus. 50

Conclusion pour la conception des digues filtrantes:

Les formules de Q filtr et Q dév qui ont été trouvées montrent que pour les crues importantes, le débit filtrant est négligeable par rapport au débit de déversement. Cela implique que pour le dimensionnement des digues, on peut calculer comme s'il s'agit d'une digue imperméable, et les seules variables sont la hauteur de déversement et la longueur de la digue, la formule à utiliser peut être la suivante:

1 5 L - Q10 / (c * H - )

où L - longueur de la digue (m) QlO - crue de projet (ra3/s) c - coefficient - 1,65 H - hauteur de déversement à ne pas dépasser NB: cette hauteur est mesurée à une certaine distance en amont de la digue. La hauteur d'eau sur la digue h égale h - 2/3 H.

En pratique on prend une valeur de H toujours inférieure à 0,4 m. Elle dépend des variables de conception présentées dans la section 4.1.4.

Vu la partie négligeable de la crue de projet qui est prise en charge par le débit filtrant, la détermination de la surface mouillée n'est donc pas importante pour le dimensionnement de la digue. Néanmoins, la formule Q filtr - Anjouii est toujours importante pour la détermination de l'effet de la digue sur l'épandage et le laminage des crues plus petites (voir section 4.3.3).

Cette conclusion a été tirée à partir d'observations sur digues de thalweg, mais on peut calculer avec les formules trouvées, que pour une digue plus longue et plus basse, dans un bas-fond par exemple, on aboutit aux mêmes conclusions.

4.3.3. Impact hydrologique

L'impact hydrologique d'une digue filtrante concerne l'augmentation de l'infiltration d'eau dans le sol en amont de la digue d'une part, et le laminage des crues dans le thalweg d'autre part. Ces deux phénomènes sont liés l'un à l'autre, et leur importance est déterminée par le comportement hydraulique de la digue, qui a été traité ci-avant (cf 4.3.2).

Infiltration de l'eau en amont de la digue

L'infiltration de l'eau en amont des digues filtrantes a été étudiée d'une façon indirecte par le suivi de l'humidité du sol à différentes profondeurs. Les résultats de cette recherche, qui sont présentés dans la section 4.3.3, ne donnent pas de données quantitatives sur les débits d'infiltration d'eau lors des crues. Dans cette section, l'importance de ces débits est estimée. 51

Principes

Le débit d'infiltration dans la cuvette en amont des digues peut être estimé selon deux méthodes:

1. estimation de la perméabilité à partir de la texture du sol, d'où découle la vitesse d'infiltration; -

2. relevés de la vitesse d'infiltration sur le terrain La méthode double- anneaux étant douteuse, on s'est servi pour cela des courbes tracées par les limnigraphes.

Ces deux méthodes sont expliquées ci-dessous.

1. A partir de la perméabilité ( d'après CIEH/AFVP, 1987 ):

Comme exemple on peut prendre la crue du 2 septembre 1986, à Sankondé aval. La texture moyenne de ce site est de type limono-argil eux ou limono- argilo-sableux. On peut considérer que ce type de sol est moyennement perméable, et l'on prend donc comme coefficient de perméabilité: K - 5 . 1(T6 m/s.

Les mesures de l'humidité pendant la saison 1986 ont montré que ce sol est en permanence d'une humidité proche de la saturation sur au moins 60 cm ;(voir section 4.4.3). t •

' La vitesse d'infiltration v^nf est calculée suivant les formules suivantes:

vinf -K * i où i-H/L

où H - charge d'eau, c'est à dire la hauteur d'eau au-dessus et dans le sol; L - épaisseur de la couche du sol traversée par l'eau.

La vitesse est maximale quand H est maximale, fixant L sur une valeur à choisir. Ici on prend L - 0,60 m, c'est-à-dire l'épaisseur de la couche du sol qui est saturée. Elle est donc maximale à la pointe de la crue, quand on a mesuré une hauteur d'eau maximale de 1,40 m. Alors, H - 1,40 + 0,60 - 2,00 m. La vitesse maximale calculée est

vinf - 5 . 10"6 * 2,00 / 0,60 - 16,5 . 10"6 m/s

La surface maximale inondée par cette crue est d'environ 6700m2, mais l'hauteur d'inondation diminue vers les côtés. Corrigé pour ceci, nous pouvons prendre comme moyenne de la vitesse d'infiltration sur le champ d'épandage: 7,0 . 10"^. L'ordre du débit d'infiltration maximale pour cette crue est alors

Q inf - 7,0 . 10"6 * 6700 - 0,05 m3/s

Cette valeur est à comparer aux valeurs maximales de débit de filtration à travers la digue de la même crue qui est d'environ 3,00 m3/s. On peut donc négliger le débit d'infiltration, et par conséquent le volume infiltré, par rapport au débit et au volume ruisselés pendant une crue. 52

2. A partir des relevés sur le terrain:

Au moment où l'eau stockée dans la cuvette ne filtre plus à travers la digue, la vitesse de descente de l'eau est équivalente à la vitesse d'infiltration v^nf plus l'évapotranspiration qui est négligeable par rapport à v^nf. Cette vitesse est trouvée en déterminant la pente de la courbe tracée par le limnigraphe:

vinf = 5 H / S t

où S H = différence de hauteur d'eau sur l'échelle pendant S t; 6 t - intervalle du temps.

Résultats

Le tableau 4.3.4 montre les résultats obtenus en 1988 pour Sankondé amont. Une telle analyse a été faite pour Sankondé aval. Les observations sur Nanè ne permettent pas cette analyse. Les vitesses moyennes trouvées sont:

Sankondé amont: v^n£,moyen - 1,9 mm/h -0,53.. 10"^ m/s Sankondé aval : v^n£,moyen - 8,6 mm/h =2,4 . 10"^ m/s

TABLEAU 4.3.4 : Sankondé amont: vitesses d'infiltration dans la cuvette de la digue

date S h 5 t vinf (mm) (h) (mm/h)

24-7 50 11 4,5 27-7 50 11 4,5 6-8 50 19 2,6 14-8 30 16 1,9 16-8 50 17 2,9 18-8 10 16 0,6 24-8 30 20 1,5 27-8 10 21 0,5 1-9 15 15 1,0 5-9 15 15 1,0 12-9 20 19 1,1 16-9 5 14 0,4

Vinf,moyen = 111111A 1 ~ 0,53 * 10 ^m/s

Les deux valeurs de vitesse d'infiltration trouvées sont moins élevées que celle calculée ci-dessus. Au moment des observations, la couche d'eau était moins importante, d'environ 0,30 m, qu'au moment d'une crue: on attend une vitesse moins importante. Corrigé pour ceci, on obtient une vitesse maximale de: 7,5 . 10"6 m/s. 53

Donc, si l'on calcule la vitesse d'infiltration pour une couche d'eau importante, les valeurs trouvées sont toujours négligeables par rapport au débit de crue.

Evidemment, il ne s'agit pas de calculs très précis, mais d'estimations. Ceci explique pour une partie pourquoi des valeurs différentes ont été trouvées pour les deux sites à Sankondé, qui se trouvent pourtant dans le même thalweg: on attend les mêmes conditions de sol etc., et alors la même vitesse d'infiltration, ou en cas d'une différence, des valeurs moins importantes pour Sankondé aval, à cause des sédiments plus argileux (voir 4.4.2).

L'importance de la vitesse d'infiltration étant négligeable par rapport aux crues, et donc également négligeable pour l'impact hydrologique de la digue sur les crues, elle n'est pas du tout négligeable pour l'alimentation en eau du sol, dans la zone exploitée par les racines des plantes. L'impact de la digue sur l'humidité du sol est traité dans la section 4.4.3.

Laminage des crues

Les données collectées pour la détermination du comportement hydraulique des digues filtrantes (voir 4.3.2) permettent aussi d'analyser l'hydrologie de leurs bassins versants et leur impact hydrologique, plus précisément l'impact sur la crue de ruissellement. Le relevé de la pluviométrie, le relevé topographique de la cuvette de la digue et la détermination du bassin versant à partir des photos aériennes complètent l'ensemble des données dont on a besoin.

Les calculs sont alors faits avec deux objectifs:

1. L'analvse des hvdrogrammes et de volumes de ruissellement du bassin versant, en relation avec la précipitation ( voir section 4.2 pour les définitions ). Cette analyse résulte en estimations des coefficients K, Tb et a, qui ont été expliqués en section 4.2.

2. L'analvse du ralentissement et du laminage d'une crue par la digue. Le ralentissement est caractérisé par la période entre l'instant du débit maximal qui arrive à la digue, et le débit maximal qui est évacué de la digue. L'effet de laminage traduit l'atténuation de la pointe de 1'hydrogramme sortant par rapport à la pointe de 1'hydrogramme entrant. Ces effets sont importants si on veut connaître le débit qui arrive à la digue suivante en aval dans une série de digues, par exemple pour pouvoir dimensionner la digue. On donne une mesure du laminage L par le coefficient:

L - Q sortant,max / Q entrant,max

Le débit de ruissellement ( Q ruis) ne peut pas être déterminé directement. Il est calculée à partir des débits de filtration (Q filtr) et de déversement (Q dév) d'une part, qui sont mesurés à l'aide du seuil , de la différence en volume stocké derrière la digue (5 V) d'autre part, qui est mesurée à l'aide de l'échelle et/ou du limnigraphe, puis à partir du débit d'infiltration dans la cuvette (Q inf) enfin:

Q ruis - Q filtr + Q dév + SV/S t + Q inf (raVs)

i 54

Le début de la crue n'est pas enregistré directement par le seuil, parce que la cuvette entre seuil et digue doit se remplir avant que l'eau ne s'écoule sur le seuil. Afin de calculer le coefficient de ruissellement, il faut exprimer les quantités d'eau en volumes:

V ruis - V filtr + V dév + V cuvette digue + V cuvette seuil+ V inf (m^)

où - V filtr + V dév - S (Q filtr + Q dév) * 5 t ; - V cuvette digue est lue sur le graphique V cuvette -Hamont ; - V cuvette seuil est toujours pareil et déterminée à partir du relevé topographique ; - V inf - 2 Q inf * S t .

Résultats

On a trouvé précédemment que le débit d'infiltration, et par conséquent le volume d'infiltration, sont négligeables par rapport au débit et au volume ruisselés. On a donc négligé ces éléments dans les calculs suivants .

Pour chaque digue on a pris deux crues importantes en 1988 pour l'analyse de 1' hydro gramme. Une crue de 1986 a été analysée à Sankondé aval. Cette analyse concerne la détermination du débit ruisselé expliquée ci-dessus. Ces calculs se trouvent en annexe 3.F. Les résultats sont montrés dans le tableau 4.3.6.

TART.EAU 4.3.6 : Analyse hydrologique des crues enregistrées sur les digues filtrantes étudiées

digue crue pluie (_ Tb Q max a L R (mm) (min) m3/s (min)

Sankondé amont 23-8-88 36 80 10,1 2,44 0,84 0 14-9-88 19 100 3,2 3,88 0,59 5 Sankondé aval 2-9-86 24 125 4,2 3,35 0,72 15 2-8-88 6 100 0,9 2,52 0,76 10 19-8-88 76 130 9,9 2,40 0,97 10 Nanè 3-9-88 - 25 60 3,3 2,68 0,46 0 14-9-88 32 80 3,0 2,44 0,72 0

Tb: temps de base a: coefficient de pointe L: coefficient de laminage R: facteur de ralentissement

On remarque que:

- Le coefficient L est plus grand pour les pluies importantes, donc une crue importante n'est presque pas influencé par la présence d'une digue: pour le 55

dimensionnement de plusieurs digues en série sur un thalweg à partir de la crue décennale, on peut considérer que le laminage est négligeable ou peu important, de l'ordre de 10 % (L - 0,90). Pour les crues moins importantes, le coefficient L atteint des valeurs autour de 0,50 (!).

- Le temps de base Tb est de même ordre que ceux trouvés pour les barrages (voir 4.2). Tb pour Nanè est inférieur aux autres Tb, ce qu'on peut expliquer à partir de la forme du réseau hydrographique (réseau radial)."

- Le coefficient a (Q max/Q moy) est relativement haut, et plus haut pour les crues moins importantes. On n'a pas d'explication pour ce phénomène.

- Le ralentissement R observé n'est pas très important (max: 15 min), mais ceci est valable pour Q max. Quand on regarde les hydrogrammes, on se rend compte que Tb peut être augmenté de plus de temps (jusqu'à une heure). A cause de cet effet, le temps de séjour d'eau sur les champs pendant une crue peut être augmenté de plusieurs heures en amont d'une digue filtrante qui se trouve en aval d'une série de digues. Ceci est important pour la quantité d'eau qui s'infiltre dans le sol, ainsi que pour la sédimentation en amont des digues, deux phénomènes qui déterminent l'impact agricole des digues filtrantes (voir 4.4).

Pour toutes les crues analysées en 1988, le coefficient de ruissellement a été déterminé. Les calculs se trouvent en annexe 3.F. Les résultats se trouvent dans le tableau 4.3.7.

TABLEAU 4.3.7 : Coefficients de ruissellement pour les bassins versants des digues filtrantes étudiées

date pluie Sankondé Sankondé Nané (mm) amont aval

22-7 23 _ 0.227 30-7 21 - - 0.115 31-7 8 - - 0.102 2-8 5.5 - 0.147 • 12-8 15 0.089 - - 19-8 76 - 0.248 - 22-8 34 - - 0.142 23-8 36 0.334 0.533 - 25-8 40 - - 0.075 3-9 26 - - 0.222 4-9 34 - 0.500 . 8-9 25 0.097 0.137 . 11-9 36 0.072 0.130 • 14-9 * S19/N33 0.153 0.219 0.233

* S - pluie tombée à Sankondé , N - pluie tombée à Nanè - - crue non-analysée 56

Pour les crues du 23-8, du 8-9, du 11-9 et du 14-9, les coefficients de ruissellement pour Sankondé amont et pour Sankondé aval ont été déterminés. On voit que les K de Sankondé amont sont systématiquement 2/3 des K de Sankondé aval, alors qu'ils devraient être les mêmes. On peut penser que ce phénomène s'est produit à cause des erreurs de détermination de Q à l'aide de l'un ou des deux seuils. A Sankondé amont il y avait des problèmes avec quelques crues (voir annexe 3.D). De plus, les observations de débit à Sankondé aval en 1988 correspondent aux observations faites en 1986: probablement c'est le seuil de Sankondé amont qui n'a pas donné des résultats assez précis. 57

4.4. Impact agricole

4.4.1. Introduction

L'impact agricole des digues filtrantes dépend essentiellement des facteurs suivants: 1. l'amélioration des caractéristiques physiques et minérales du sol par la sédimentation provoquée par la digue; 2. l'influence de la digue sur l'infiltration de l'eau et sur le drainage du sol ; 3. les techniques culturales appliquées: choix des variétés, date de semis, fertilisation, sarclages, etc.

Dans ce chapitre, nous essayerons d'évaluer ces facteurs, tout en sachant que des interactions existent entre eux et que leur importance varie en fonction de la pluviométrie de la campagne agricole, de sorte qu'une analyse exhaustive n'est actuellement pas possible.

Les caractéristiques de la pluviométrie ont été assez différentes pour les années 1986, 1987 et 1988. Les relevés des pluies journalières pour le poste de BAH (Kongoussi) sont donnés en annexe 4. De façon générale, 1986 était une année de pluviométrie moyenne (total enregistré: 547 mm), dont la répartition dans le temps était assez bonne à partir du 29 mai, à l'exception d'une période sèche de 13 jours entre le 8 et le 22 juillet. L'année 1987 était une année sèche (total des pluies enregistrées: 485 mm), avec une très mauvaise répartition des pluies dans le temps jusqu'au 30 juillet (140 mm au total jusqu'à cette date !), et des pluies abondantes entre le 29 août et le 27 septembre (242 mm au total). Enfin, 1988 était une année de pluviométrie "abondante" (total enregistré: 850 mm), avec une bonne répartition des pluies dans le temps à partir du 14 juin.

Lors des campagnes agricoles de 1986, 1987 et 1988, les recherches sur l'impact agricole se sont concentrées sur cinq sites avec des digues filtrantes^', à savoir: - Nané digue<2> (1986,1987, 1988) - Nané V (1986) - Sankondé A<2> (1986,1987, 1988) - Sankondé B<2> (1986,1987, 1988) - Rambo (1987,1988)

Le tableau 4.4.1 donne les dimensions et l'année de construction de ces digues filtrantes, la pente longitudinale du thalweg et les superficies de leurs bassins versants et de leurs champs d'épandage (zone d'influence au côté amont). Les croquis des champs sont donnés en annexe 5.

Note (1): en 1986 et 1987, des recherches ont été faites également sur quelques autres sites de digues filtrantes, mais les données obtenues étant insuffisantes, elles ne sont pas présentées dans ce rapport.

Note (2): dans le rapport sur la campagne de recherche 1986 (CIEH, 1987) et dans les parties précédentes de ce rapport, le site de Nané digue est appelé "Nané IV" ou "Nané", celui de Sankondé A: "Sankondé amont", et celui de Sankondé B: "Sankondé seuil" ou "Sankondé aval". 58

TABLEAU 4.4.1 : Quelques cracteristiques des digues filtrantes etudiees I 1 1 1 1 1 1 1 Pente longi Superficie | Superficie Année de Etat de Longueur de Hauteur de tudinale du du bassin | champ d'épan- Digue filtrante 1 construction la digue la digue (m) la digue (m) thalweg (Z) versant km2)| dage (ha)

Nané digue | 1981 bon 80 1,2 0,8 0,8 j 0,7 Nané V j 1981 bon •> ? ? 0,8 j ? Sankondé A | 1985 bon 70 1,2- 1,1 i,9 j 0,4 Sankondé B | 1985 bon 70 1,5 1,1 3.,9 j 0,6 Rambo | 1987 bon 140 0,6 0,4 14,5 j 1,6 J I I 1 I L

Toutes les digues filtrantes étudiées sont isolées ou bien situées en tête (premières digues) d'une succession de digues dans un thalweg, sauf celle de Sankondé B qui se situe juste en aval de la digue de Sankondé A, et Nané V qui se situe juste en aval de Nané digue. Le site de Rambo se distingue des autres sites par la largeur du thalweg, que l'on appelle plutôt bas-fond.

Ce chapitre traite d'abord des mesures sur la quantité et la qualité des sols et des sédiments en amont des digues (4.4.2), ensuite le suivi de l'humidité des sols (4.4.3). Les observations sur le développemnt des cultures et les rendements sont présentées dans la section 4.4.4, tandis que dans la section 4.4.5, les résultats obtenus sur l'impact agricole sont résumés et discutés.

4.4.2. Reconstitution et qualité des sols

a. Quantités des sédiments

Le suivi des dépôts solides en amont des digues filtrantes a été effectué à l'aide de piquets (9 par site), installés à différentes distances du côté amont de 3 digues en 1988. Les résultats des épaisseurs de sédiments mesurées entre fin juin et fin décembre figurent dans le tableau 4.4.2 (pour indication des sites exacts des mesures, voir croquis, annexe 5).

TABLEAU 4.4.2 : Epaisseurs des dépôts de terre en amont de trois digues filtrantes, mesurées entre fin juin et fin décembre 1988

Distance en amont Nané digue Sankondé A Sankondé B de la digue (m) (cm) (cm) (cm)

2 7 4 6 2 10 7 8 2 9 10 9 2 8 3 - 20 7 6 7 40 8 10 7 60 8 8 6 80 4 12 4 100 1 3 2 59

Il faut noter que la méthode des piquets est peu précise, et que les observations ne sont pas assez nombreuses pour donner des résultats très fiables. Pour cette raison, les chiffres du tableau 4.4.2 ne donnent qu'un ordre de grandeur.

Les dépôts solides ont été suivis également en 1986, en amont des digues de Nané Digue et Sankondé B, à un endroit situé près des digues. Les quantités de terre et de matières organiques, cumulées pour la période allant dU 23 juillet au 26 septembre 1986, figurent dans le tableau 4.4.3.

TABLEAU 4.4.3 : Epaisseur des dépôts de terre et de matières organiques en amont de deux digues filtrantes entre le 23/07/86 et le 26/09/86

Site terre (cm) matières organiques (cm)

Nané digue 4 3

Sankondé B 4 8

Le dépôt d'une couche de matières organiques est observé seulement près de Ja digue (sur quelques mètres). Si on extrapole les résultats des dépôts de térrë pour la campagne agricole entière, on obtient des chiffres entre 6 et 8, cm d'épaisseur sédimentée, ce qui est dans le même ordre de grandeur que les chiffres obtenus pour 1988. En 1987, la sédimentation n'a pas été mesurée de façon directe.

Une autre méthode d'évaluation de la quantité de sédimentation est possible à partir de la stratification du sol en amont des digues. Considérant que le sédiment diffère qualitativement du sol en place (voir ci-après), une estimation de la couche sédimentée*, cumulée pour les années depuis la construction de la digue,est possible. Le tableau 4.4.4 donne les résultats d'une telle analyse. (Pour indication des sites exacts des mesures, voir croquis en annexe 5).

Si nous comparons les résultats des quantités de terre sédimentée mesurées à l'aide de piquets avec ceux obtenus par échantillonnage du sol, nous constatons que les premiers donnent (sauf pour le site de Sankondé A) des chiffres supérieurs, surtout pour le site de Nané digue, ceci doit être expliqué par la méthode moins fiable des piquets: surestimations causées par l'effet du travail du sol (sarclage), par l'arrêt des particules par le piquet, piquets qui ont bougé, etc. Néanmoins, le nombre d'échantillons pris à Nané en 1988 n'est pas assez grand pour donner avec précision un chiffre fiable de la sédimentation.

Entre Sankondé A et Sankondé B, on voit une différence nette: la digue de Sankondé A se trouvant à l'amont de Sankondé B retient des plus grandes quantités de sédiments. 60

TABLEAU 4.4.4 : Quantités de sédimentation en amont des digues filtrantes déterminées avec la méthode "couche totale"

! 1 1 : " 1 Distance | Couche de Sédimentation éch. 1 à la 1 sédiment (cm) Nombre moyenne • 1 1 Site et année D 1 digue (m)| (voir note(3) d'années (cm/an) Observations I

1 Sankondé E, 1986 P3 j 3 j >20 2 >10 Point le plus bas | P7 j 1 j 20 2 10 PI j 1 1 10 2 5 P2 1 9 j 15 2 8 P8 j 23 j 15 2 8 P9 1 31 j 10 2 5 P4 j 42 1 7 2 P5 j 51 j 15 2 8 P6 j 53 1 5 2 3 P10 j 65 j 5 2 3 Pli j 86 1 5 2 3 P12 1 97 1 0 2 0 Point hors influence digue|

1 Sankondé B, 1987 Pi j 2 I >20 3 >7 Point le plus bas 1 P8 j 20 [ 10-15 3 3-5 P10 j 80 1 5-10 3 2-3

) Sankondé A, 1987 P9 1 2 1 >40 3 >13 Point le plus bas ! P2 j 15 1 >15 3 >5 P4 j 75 1 >20 3 >7

1 Rambo, 1987 Pli j 2 1 3 1 3 P7 1 15 1 négligeable 1 - : P5 1 30 1 négligeable 1 ~ -

1 Rambo, 1988 P1-P5j 5-40 1 4-8 2 2-4 (?) voir note (4) |

1 Nané digue, 1988 P2 j 5 1 >20 ; 7 >3 >3 P3 1 20 1 >20 7 P4 1 20 1 10-15 7 2 P5 j 80 1 5-10 7 1 ! 1 1 1

Notes (3): En 1986, l'appréciation des couches de sol différentes a été faite à l'aide d'échantillons de sol pris sur chaque 5 cm jusqu'à une profondeur de 20 cm, tandis qu'en 1987 et 1988, on a calculé la profondeur de la couche sédimentée à l'aide d'échantillons de sol sur 20 cm, utilisant les pourcentages de sable,limon et argile du sol original et du sol sédimenté (voir tableau 4.4.5).

(4): Pour Rambo 1988, on a pris une moyenne de tous les échantillons pour tout le champ jusqu'à 40 m en amont de la digue. L'interprétation des échantillons individuels est difficile à cause des grandes variations observées sur ce site. 61

Les résultats obtenus permettent de dire que, pour les digues filtrantes étudiées, la quantité de terre sédimentée sur le champ d'épandage est assez variable d'un endroit à l'autre en amont de la même digue et entre différentes digues. Elle varie entre quelques centimètres et une dizaine de centimètres par an, avec les plus grandes valeurs près de la digue, au point le plus bas.*-5^

Les volumes totaux du sédiment retenu par les digues filtrantes situées en tête d'une série: Nané digue et Sankondé A, donne une indication de l'érosion dans le bassin versant concerné, tout en sâchant qu'il s'agit d'une sous-estimation â cause du caractère filtrant des digues, qui laissent passer une partie des transports solides. En se basant sur les données présentées ci-avant, les volumes sédimentées sont dans l'ordre de 140 m^/an pour Nané, et de 200 m^/an pour Sankondé A, ce qui correspond â des transports solides provenant des deux bassins versants de respectivement: 1,8 et 1,1 t/ha. Ces chiffres correspondent â des données obtenues par d'autres recherches au Burkina Faso sur des bassins versants avec une superficie de quelques dizaines de km^.(Mietton 1988).

b. La qualité des sédiments

Afin de déterminer la qualité des sédiments déposés côté amont des digues filtrantes, des échantillons de sédiment ont été prélevés après chaque écoulement entre le 20 juillet et le 30 septembre 1986, en amont des digues filtrantes de Nané digue et Sankondé B. Les échantillons ont été ramassés sur une petite superficie couverte de plastique à l'endroit le plus bas, juste à l'amont des digues. L'évolution au cours du temps de la composition granulométrique et du taux des matières organiques des échantillons est montrée dans les figures 4.4.1.a et 4.4.1.b.

Puis des échantillons de sol ont été prélevés à différents endroits en amont de plusieurs digues filtrantes à la fin des campagnes agricoles de 1986, 1987 et 1988. (Pour indication des sites exacts des prélèvements, voir croquis, en annexe 5). En 1988, des échantillons ont été pris également sur quelques sites "témoins". L'ensemble des résultats d'analyses de ces échantillons est donné dans le tableau 4.4.5, sauf ceux d'humidité aux valeurs pF et de densité du sol, qui figurent dans le tableau 4.4.6.

En ce qui concerne les résultats d'analyses pédologiques des échantillons de sol du site de Sankondé B de 1986, le tableau 4.4.5 ne donne que des valeurs moyennes pour 20 cm de profondeur, tandis que des échantillons avaient été prélevés sur chaque couche de 5 cm. Les valeurs par couche de sol de 5 cm des fractions granulométriques et des taux de matières organiques sont visualisées par des graphiques (figures 4.4.2.a et 4.4.2.b).

Dans les tableaux 4.4.5 et 4.4.6, il est indiqué quels échantillons peuvent être considérés comme témoins (pas de sédimentation; hors de l'influence directe de la digue), et quels échantillons doivent être constitués de 100 % de sédiment, compte tenu de leur composition ou de la manière dont le prélèvement a été fait.

Note Il existe des digues filtrantes où l'on a observé une sédimentation jusqu'au niveau de la crête de la digue en une année! 62

FIGURE 4.4.1.a Evolution au cours de la saison 1986 de la composition des dépôts solides à l'amont de la digue de Sankondé B

FIGURE 4.4.1.b Evolution au cours de la saison 1986 de la composition des dépôts solides à l'amont de la digue de Nané (CIEH 1987)

u .

10 ,

At . 63

FIGURE 4.4.2.a Granulométrie des échantillons de sol sur 20 cm de profondeur en amont de la digue de Sankondé B (CIEH 1987)

PI (1 m) P2 (9m) io 20 30 40 50 60 70 % 10 20 303( 40 50 60 70 % 1 '». *1 t I I - I • « » _ ii

5 5 * -~x^or 10 10 ' _ \r f r" # / 15 15 • là k 6 4• 20 20

profondeur profondeur (cm) (cm)

P3 (3m) P4 (42m) 10 20 30 40 50 60 70 % JO 20 30 4 0 50 60 70 %

3 • I 5 \ t / N / * » 4 10 t 10 -I •* • o-: ' 15 f t 15

20 20

profondeur profondeur (cm) (cm)

PS (51m) P8 (53m) 10 20 30 40 50 60 70 % 10 20 30 40 50 60 70 % •"fr— 5' 5 HÇr/ 1 I 10-1 / ^^ 10' / u 4 15 15 ' \ ; / \ V 20 20

profondeur profondeur (cm) le m)

A Arçll«

O Lim ont

+ Soble 64

FIGURE 4.4.2.a Granulométrie des échantillons de sol sur 20 cm de profondeur en amont de la digue de Sankondé B (CIEH 1987) (suite)

P7 11m) P8 (23m)

10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 SO 60 70 I .% • ' 1 1 • • I % T ^ 9I 5 I \ I s \» 10 10-1 i. > \s *

IS IS r* >C. ' 'i Ó JfA 20 do-'"' 20J

profondeur profondeur (cm) (cm)

P 9 (31 m ) PIO (65m)

10 20 30 40 50 6Q 7.0 . % 10 20 30 40 JE. GO 70 %

\ f S f ---jd I 10 I 10. I XI I 49-— 15 is fI I? Àô A Ó 20 20

profondeur profondeur cm (cm)

PII (86m) PI2 (97m; témoin)

10 20 30 40 50 60 70 % 10 20 30 40 50 60 70 __i • '— I » * %

^ _ 5 r 4 ? K ï \ t « * 10 \ / I 10 I • I + \ *»> 4 P 13 • M 15 . * AÓ 20' 20

profondeur profondeur (cm) (cm)

A Argile O Limon* + Soble 65

FIGURE 4.4.2.b Teneur en matière organique et taux C/N des échantillons de sol sur 20 cm de profondeur en amont de la digue de Sankondé B (CIEH 1987)

PI (1m) P 2 (9m)

3 4 5 2 3 4 5 6 M 0 (%) M0(%) 10 20 30 10 20 C/N L_ C/ N ££c / \ 5 -X. «-* 5 f ï 10 10 A»! '+ AZOTE TOTAL : l,S6%o / ' AZOTE TOTAL: 0, 69%o is X' 15 / / 20 20-

profondeur profondeur (em) (cm)

Pî (3m) P4 (42m) 4 5 3 4 5 6 MO (%) M 0 ( %) 10 20 30 10 30 * C/N 20 C/N f t 3 *s t 5 À } 10 % 10 / 15 4Y AZOTE TOTAL: 1,35%o 15 I / AZOTE TOTAL*. 0,si%e A+ LL+' 20 20

profondeur profondeur (cm) (cm)

P9 (51m) P6 (53m)

3 4 ! M 0 (%) 2 3 4 5 6 30 MO(%) 10 20 10 20 C/N 12+ C/N A A *N / 5 • 5 . \ \ Uc. > 10' / 10. / t / I > 4 15 • 15- •y 20 AZOTE TOTAL'. 0,63%o 20' AZOTE TOTAL: 0,50%O

profondeur profondeur (cm) (cm)

A MATIERE ORGANIQUE (%)

-f- RAPPORT C/N 66

FIGURE 4.4.2.b Teneur en matière organique et taux C/N des échantillons de sol sur 20 cm de profondeur en amont de la digue de Sankondé B (CIEH 1987) (suite)

P 7 (1m) P 8 (23m)

—M 0 (% ) J L M OP/o) 10 20 30 20 30 -O— i—, C/N J9_ C/N

S A r s -I s I

10 / / 10 y / 15 £ 13 AZOTE TOTAL :l,30%o I AZOTE TOTAL :0,4T%o ft 20 20-

fon,deur Profondeur "TO (cm)

P9 (31m) P 10 (65m) 4 5 3 4 5 MO <%) M0(%) 10 20 30 10 20 30 C/N . —I— —1—»- C/N A* S / i A * V • / 10 ^/ *\ 10 t AZOTE TOTAL:0,62%o t AZOTE TOTAL: 0,43 %„ A \ 15 15 t 1

20- 20

profondeur profondeur (cm) lem)

p 11 (86m) P12 (97m j témoin) 3 4 S 4 5 6 !_». M 0(%) MO(%) 10 20 30 10 20 30 _i L_ C/N C/N £ \ 5 ! I 4 10. » «H? • AZOTE TOTAL : 0,40%o » \ AZOTE TOTAL: 0,50 %O /+ i k / '5 \ i 15. / i / A A 20 20

profondeur profondeur (cm ) (cm)

A MATIERE ORGANIQUE(%) + RAPPORT C/N 67 MJ 4.4.5 : Fractions granulométriques et teneurs en matière organique et en éléments nutritifs des échantillons de sol en amont des digues filtrantes et sur sites témoins en 1986, 1987 et 1988

' Eiienhlllm Hnfinfeur Mrt.lfere Azote Ibtassiixn P assi- Capacité Taiccto n - àladig» éctatJIlm Argile Limzi Sebla rrrçfrnr^e* total rtisprriVilp édntrgs saturatdm IH s et axés et s/t * to) (an) Z X Z Z NZ. ON (îpn) K (Hn) T OoœqVlOQg) bases Z H20

3 dig.» 1S06 nryera 1 (sédirrEnt 43,9 50,3 5,8 3,2 32,4 wvmocû\ (Erda B 2395 nryare 1 (sàtoant 29,1 63,5 7,4 7,5 9,9 X3ŒEESB) E3 (s) 3 0-20 24,8 62,4 32,8 2,60 1,35 11,6 116,3 0,63 13,7 80 V? X 0-23 22,0 48,4 29,6 2,40 1,30 11,4 81,8 - 1,68 32,8 76 6,1 H. 1 0-23 20,9 43,5 35,6 4,25 1,56 19,2 58,6 2,56 30,6 71 12 9 0-20 21,1 38,4 40,5 1,36 0,69 10,9 44,6 0,76 32,1 64 PB 23 0-S3 31,6 40,1 28,3 0,32 0,47 10,6 44,6 0,76 32,5 80 19 31 0-20 18,0 39,7 42,3 1,22 0,62 30,8 62,3 0,71 7,4 87 » 42 0-20 23,5 40,7 35,8 0,95 0,51 9,1 58,6 0,97 11,5 45 Î5 51 0-20 14,8 26,1 39,1 1,73 0,69 39,4 60,5 0,88 32.1 58 6,4 15 33 0-2D 14,8 24,1 61,1 1,16 0,30 14,7 67,0 0,80 7,8 59 HO 65 0-20 15,8 23,8 80,4 0,72 0,43 8,7 46,5 0,88 7,6 76 Hl 86 (h20 18,9 16,4 64,7 0,71 0,40 30,2 56,7 1,22 6,9 70 6,4 P12 (t) 97 0-20 14,0 '20,8 65,2 0,32 0,30 10,2 32,6 1,26 3,2 66

rixndé B 3367 PICs) 2 0-22 29,5 42,8 27,7 4,39 2,9 9,2 1,9 BS 20 0-22 19,9 31,6 48,5 2,75 2,8 6,0 3,7 HQ 80 0-15 17,4 33,1 49,1 1,09 1,4 4,5 1,9 F3 Ct) aral 0-15 13,8 15,2 71,0 0,64 0,6 6,0 36,0 2,0 4,6 61 6,2

a-terrié A 3S87 K(s) 2 (H0 22,7 33,3 44,0 3,96 5,0 4,6 56,0 2,0 4,4 66 6,5 12 (s) 15 0-15 19,9 30,6 49,5 3,30 2,6 7,4 63,0 3,8 4,4 66 6,3 » (s) 75 0-20 18,9 32,9 49,0 3,10 4,0 5,0 54,0 2,7 4,0 74 6,5

tenbo 1367 EU 2 0-15 29,9 27,0 43,1 2,86 2,0 8,3 84,0 4,8 4,3 62 6,3 E5 15 0-30 21,8 24,6 53,6 1,40 1,6 5,0 85,0 3,5 . 3,9 65 6,4 Ï7 30 0-12 12,8 16,5 70,7 1,34 1,0 7,8 304,0 4,7 3,2 68 6,6 Î5 (t) wal 0-7 25,3 3B.0 56,7 1,50 2,0 4,4 61,0 1,9 3,7 64 6,3 '\ •' fenfco 13e8 V EL 5 0-20 25,3 25,7 49,0 2,34 E2 20 0-20 25,2 19,9 54,9 0,62 '* V . 13 , 5 ... 0-20 23,3 23,8 S,9 0,76 » 40 0-20 23,3 33,6 43,1 0,76 E5 20 0-20 23,3 39,5 37,2 3,38

Ssterrié A 3263 H 5 0-20 20,1 34,6 45,3 1,40 E2 20 0-20 27,9 42,4 29,7 0,97 E3 40 0-20 24,0 28,7 47,3 1,31 Pi 60 0-20 31,8 50,3 17,9 3,38 15 80 0-2Q Th,0 22,8 53,2 0,97

SertanÊB 1963 H 5 O-20 - - - - 0,82 46,7 1,08 3E2 20 0-20 - - - - 1,01 55,0 1,60 K eo 0-20 - - ~ ~ 0,76 55,3 1,23

Naris digja 1368 El (t) 5 (betas) 0-20 22,0 15,0 63,0 0,39 E2 (a) S 0-20 41,6 34,6 23,8 3,93 £3 (a) 20 0-23 41,6 44,4 14,0 4,13 K 20 0-20 35,8 24,8 39,4 0,32 E5 80 o-ao 31,9 16,9 51,2 1,05

Rissian sera ci®» H (t) - 0-20 23,2 25,8 49,0 0,39 dsns thalweg, 1938 E2 (t) - . 0-20 29,2 37,5 33,3 0,46 P3 (t) - 0-20 29,2 31,6 39,2 0,33 \ F4 (t) - 0-20 Z7,2 27,7 45,1 0,28 P5 (t) - 0-20 25,3 39,5 35,2 0,97

Aral lRmto 1938 El (t) suai 0-23 17,9 15,7 66,4 1,64 (sas dis») E2 (t) aral 0-20 37,9 11,8 70,3 1,33 13 (t) «al 0-23 13,9 39,6 60,5 1,24 j R Ct) swal 0-20 17,9 21,6 03,5 1,83 j E5(t) aral 0-20 27,8 17,6 54.6 0,98 tel 2 Raibo 1938 El (t) aral 0-20 21,9 19,6 58,5 1,64 1 (sera cttg») E2 (t) oral 0-2D 17,9 15,7 66,4 1,24 E3 (t) wal 0-20 16,0 15,7 68,3 1,44

Qsiçs saB cügjB AH Efcrs has-f. 0-20 18,0 Z7.4 54,6 0,SB ! tas thalweg, 1938 m SES bas-f. 0-23 16,0 23,5 60,5 0,46 m Ffars bas-f. 0-20 16,0 35,7 68,3 0,79 j m îfcrs bas-f. 0-20 1S.0 27,4 54,6 1,11 m. His bas-f. 0-20 19,9 29,4 50,7 1,18 EE3 Sas bas-f. 0-20 19,9 27,4 52,7 1,31 68

TABLEAU 4.4.6 : Taux d'humidité (H % grav.) aux pF caractéristiques et densité des échantillons de sol en amont des digues filtrantes et sur sites témoins en 1986, 1987 et 1988

Eiertilkn Distare Pinfinlaur A B C D E F Densité Densité n°- àladi&B échatiUm H Z à E Z à HZ à H Z à HZ à flHfl llHIo X 4ÎHLUl£ réallfi Site et axée ëbs/t* m an rF-i,o I? »2,0 If = 2,5 pF-3,0 If = 4,2 (C-E) g/cnä g/aiû

SrknrriêB, 1966 E3 (s) 3 0-20 40,3 27,4 32,8 27,5 2,65 E7 1 0-20 32,2 21,2 14,6 17,6 2,68 EL 1 0-20 32,4 23,5 11,0 21,4 2,69 E2 9 0-20 27,8 39,0 10,5 17,3 2,61 B 23 0-20 26,0 36,0 32,7 13,3 2,57 19 31 0-20 26,2 14,9 8,8 17,4 2,56 » 42 0-20 39,2 33,1 7,5 11,7 2,76 15 • 51 0-20 24,2 14,3 9,7 14,5 2,78 16 53 0-20 36,6 9,8 7,3 9,3 2,71 EU) 65 0-20 36,5 9,7 6,5 30,0 2,61 EU 86 0-23 15,5 10,9 6,9 8,6 2,77 H2 (t) 97 0-20 14,2 9,0 5,5 8,7 2,46

SatadéB, 1267 33 (s) 2 12-17 67,5 48,9 44,1 42,9 8,3 35,8 1,04 r® rZ) j-7-32 43,8 40,1 39,4 38,6 9,6 29,8 1,08 La) L20 45-22 41,4 41,3 39,7 38,8 32,9 26,8 1,09 12) 80 5-10 25,0 23,5 23,2 22,5 7,1 36,1 1,38 133 sua1 5-30 22,9 22,7 39,8 38,9 6,6 33,2 1,40

SiismËA, 1367 r 133 (s) r2 r 4"9 44,4 42,8 41,8 41,2 13,5 28,3 1,04 \-2SD 1-2 *35-40 27,5 24,9 24,7 23,9 7,6 17,1 1,35 TIE 15 8-13 43,8 42,3 38,8 37,8 33,7 25,1 1.15 233 75 8-33 38,9 37,8 26,0 24,6 9,7 15,3 1,11

Rnfco, 1367 rZD r2 r4-9 29,3 28,3 28,1 26,7 11,7 36,4 1.36 Lot (t) •-2 l9-14 23,9 23,1 22,3 21,7 7,7- 14,6 1,48 11D 15 ï-8 46,5 37,7 34,7 34,0 4.7 30,0 1,02 1® 30 2-7 27,3 19,4 17,6 15,6 7,0 30,6 1,37 a)(t) aval 0-5 25,6 25,0 24,6 23,8 2,7 21,9 1,46

Sérkrrdê A, 1363 il 5 O-20 34,3 30,3 22,6 14,0 36,3 12 20 0-20 25,5 20,7 15,8 30,9 9,8 T3 60 0-2) 20,1 36,7 11,7 9,0 7,7 T4 80 0-20 24,4 22,6 36,8 31,3 ' 11.3

Nrâ digjB, 1368 II 5 0-20 32,3 24,4 22,0 33,7 10,7 V. 20 0-20 34,9 25,1 23,5 33,7 11,4 13 60 0-20 28,1 24,9 22,7 11,9 13,0

RLssLaa sas digjB Il (t) _ 0-20 25,0 19,6 11.5 9,7 9,9 36,3 32,5 8,8 dans thalweg, 1363 X2 (t) - 0-20 ' 30,1 21,3 15,7 30,0 8,6 T3 (t) - 0-20 24,6 18,6

Ifate *: la rajout "(s)" veut dirs: sol da sedinErfc ; "(t)M veut dire: sd sas sédirrmt (ténrdn). 69

Interprétation des résultats pédologiques

* Composition granulometrique

Les analyses granulométriques mettent en évidence sur tous les sites que le sédiment contient une fraction plus élevée d'argile que le sol d'origine:

Site % argile sol "témoin" % argile sédiment^)

Nané digue - 22 42-44

Sankondé A s 14 19-32

Sankondé B a 14 25-30

Rambo 16-28 23- >25

Note (6): La plupart des échantillons étant constitués d'un mélange des sols d'origine et de sédiment, on trouve beaucoup de valeurs "intermédiaires" dans le tableau 4.4.5.

La différence entre sédiment et sol d'origine est moins nette pour Rambo, ce qui peut être expliqué par le fait qu'il s'agit ici d'un bas-fond assez large, dans lequel la digue a relativement moins changé les caractéristiques d'écoulement que celles sur les autres sites.

Quant aux fractions de limon et de sable, les différences entre sols d'origine et sédiments sont beaucoup moins clairs, à cause des grandes variations. Néanmoins, il y a une tendance assez nette d'une fraction de sable moins importante dans les sédiments (entre 13 et 47 %) que dans les échantillons des sols d'origine (entre 55 et 71 % à l'exception cependant du site témoin de Rissiam).

Il est remarquable de noter que la fraction d'argile dans les sédiments change dans le temps pour les sites de Sankondé A et Sankondé B: à Sankondé B, le pourcentage d'argile dans le sédiment monte de 25 à 30 % entre 1986 et 1987, tandis que celui de Sankondé A monte d'une valeur comprise entre 20 et 23 % en 1987 à une valeur comprise entre 20 et 32 % en 1988. Les variations de la composition granulométrique des sédiments doivent être expliquées par les variations pluviométriques et d'écoulements, qui font changer les transports solides dans le temps, du point de vue quantité et qualité. Ce phénomène est confirmé par le faible pourcentage de sable dans le sédiment attrapé "directement" à Nané digue et à Sankondé B en 1986, par rapport aux échantillons de sol considérés comme sédiment sur ces mêmes sites. Ceci pourrait être causé par le fait que la sédimentation des particules de sable a lieu surtout au début de la saison, avec des forts ruissellements sur des sols assez nus (beaucoup d'érosion), tandis que les prélèvements des échantillons de sédiment avaient commencé seulement à partir du 20 juillet 1986.

On observe une différence assez nette entre les sédiments à Sankondé A et Sankondé B en 1987: la fraction de sable à Sankondé A est de 47 % en moyenne, celle de Sankondé B de 28 % . Cette différence met en évidence 70

l'influence de l'emplacement d'une digue filtrante dans une série de digues: la digue la plus en amont (dans ce cas-ci Sankondé A) retient un pourcentage plus élevé de particules grossières, et laisse passer de l'eau qui contient dans sa charge solide une plus grande part de particules fines, ce qui se traduit dans un sédiment avec des fractions plus importantes de limon et d'argile en amont des digues qui se trouvent vers l'aval. Le processus est encore renforcé par un temps de séjour plus long de l'eau vers l'aval, causé par l'effet du ralentissement des crues par des digues filtrantes (voir 4.4.3).

* Matières organiques

L'analyse de la teneur en matière organique montre une différence entre sols d'origine et sédiments encore beaucoup plus grande que le pourcentage d'argile. Les échantillons des sols témoins ont une teneur en matière organique bien en-dessous de 1% (sauf pour Rambo), tandis que les sols de sédiment ont une teneur en matière organique entre 2,6 et 4,2 % en 1986, entre 3,3 et 4,6% en 1987, et entre 3,4 et 4,1 % en 1988.

Les prélèvements les plus riches en matière organique sont en général les plus proches de la digue.

Une paricularité est la teneur en matière organique relativement élevée (entre 1 et 2 %) sur les sites témoins dans le bas-fond de Rambo, et sur le ..•champ B "hors thalweg". Ce dernier doit être un champ bien fertilisé, tandis querpour le bas-fond de Rambo, la teneur relativement élevée pourrait être • une.indication du fait que, même sans digue, l'eau de ruissellement stagnait déjà plus ou moins, tout en provoquant une sédimentation dans le bas-fond. Les pourcentages relativement variables des fractions granulométriques dans les échantillons de sol d'origine provenant de ce bas-fond tendent à confirmer le phénomène de stagnation temporaire antérieurement à 1'aménagement.

* Principaux éléments

En ce qui concerne les éléments nutritifs (composition minérale) dans les sols, on constate que les échantillons se trouvent dans la classe des sols pauvres en phosphore (P) et azote (N), le phosphore étant l'élément qui montre la plus grande carence. Une différence significative entre sols d'origine (témoins) et sols de sédiment se trouve au niveau de la teneur en azote total: pour les sols témoins, celui-ci se situe entre 0,4 et 0,7 %. N (à l'excption de Rambo avec 2 %. N), et pour les sols de sédiments entre 1,3 et 5 %. N. Ces pourcentages sont étroitement liés à la teneur en matière organique (voir ci-avant), et au taux C/N qui varie entre 5 et 15.

Il est remarquable de noter le changement de la teneur en azote total d'une année à l'autre. Pour le site de Sankondé B en amont de la digue et dans la zone d'influence de celle-ci (donc Pli et P12 non inclus), la valeur moyenne de tous les échantillons de la teneur en azote total est de 0,81 %. N en 1986, 2,37 %. N en 1987, et 0,86 %. N en 1988. La valeur élevée de la teneur en azoté total en 1987 coincide avec une valeur très basse du taux C/N de la matière organique (moyenne 6,6). Une explication de ce phénomène doit être cherchée au niveau de la pluviométrie et de l'exploitation du bassin versant. En 1987, les pluies ont été très mauvaises au début de la saison, 71

obligeant les paysans à effectuer des re-semis sur certains champs de versants, et à en laisser d'autres en jachère. Les pluies de fin de saison qui étaient abondantes (voir annexe 4.4.1, mois de septembre 88), ont pu provoquer des ruissellements relativement importants, avec une érosion plus importante, à cause de la faible couverture des champs dans le bassin versant, combinée avec le fait que peu de ruissellement et des transports de matières par l'eau avaient eu lieu au début de la saison. Ceci a probablement provoqué un apport important de matières organiques en amont des digues filtrantes à la fin de la saison, ce qui donne des teneurs en azote et en phosphore élevées des échantillons.

D'ailleurs, le fait que l'on retrouve les mêmes valeurs très basses des teneurs en azote et en phosphore à Sankondé B à la fin de la saison 1988 ainsi qu'à la fin de la saison 1986, malgré les valeurs assez basses des teneurs en éléments nutritifs mesurées à la fin de la saison n'indiquent pas obligatoirement qu'il n'y ait pas eu apport de ces éléments en amont des digues filtrantes: ils sont partiellement absorbés par les plants au cours de la saison culturale.

* Capacités d'échange et bases échangeables

Les résultats des quelques analyses faites sur les échantillons de sol concernant la capacité d'échange et la teneur en bases échangeables (Ca, Mg, K et Na), montrent que la capacité d'échange des sols est moyenne, et son ;taux de saturation de bases échangeables moyen à fort, avec un équilibre entré bases assez bon (pas de carence d'un des éléments). Il n'y a pas 'd'explication pour les valeurs plus basses trouvées pour la capacité d'échange des sols à Sankondé A et à Rambo en 1987 par rapport à celles trouvées pour Sankondé B en 1986. La fraction d'argile et la teneur en matière organique étant plus élevées dans ces échantillons, on devrait constater le contraire. Il s'agit probablement ici d'une erreur d'analyse en laboratoire.

* Propriétés hydriques

La différence entre sols de sédiment et sols d'origine est très nette au niveau de la densité apparente du sol et au niveau des propriétés hydriques. Les résultats des analyses (voir tableau 4.4.6) montrent comme moyennes:

I —: 1 1 da: densité dr: densité Porosité Eau Eau utile Air 1 1 Moyennes des apparente réelle dp-dn 100 ï utile en mn par X à j 1 échantillons (g/cm3) (g/cm3) dr Xgrav. 10 cm de sol PF 2,5 j

1 Sol d'origine

1 (exclu Rambo) 1,40 2,6 46 9 13 25 1

1 Sol d'origine Rambo 1,47 2,6 44 16 23 10 1

1 Sols de sédiment 1,04 2,6 60 32 33 16 j 1 1 1. 1 ' 72

Ces chiffres mettent en évidence que la capacité de la réserve en eau utile des sédiments est entre 50 et 150 % plus importante que celle du sol d'origine. La porosité est environ 30 % plus importante, mais à pF 2,5 la partie de la porosité qui reste sans eau (donc avec de l'air) est, sauf pour Rambo, moins importante, ce qui veut dire que dans des conditions humides, les sols de sédiment risquent de provoquer plus rapidement des problèmes d'asphyxie des cultures que les sols d'origine. D'ailleurs, les sols d'origine à Rambo risquent de provoquer plus tôt une asphyxie que ceux des autres sites, ce qui explique en partie les rendements plus faibles obtenus sur ce site en 1988 (voir 4.4.4).

La propriété d'une plus grande capacité de rétention en eau entraine pour les sols reconstitués en amont des digues filtrantes, la possibilité d'un semis plus précoce dans la saison, ainsi que de plus grandes possibilités de pratiquer une culture supplémentaire sur humidité résiduelle après la culture d'hivernage. Tant que la densité apparente des sols reste aussi faible que celle mesurée, ceux-ci sont également plus facilement pénétrables par les racines des plants. 73

4.4.3 Humidité des sols

Le suivi de l'humidité des sols à différentes profondeurs en amont des digues filtrantes et sur sites témoins (au côté aval de la digue), avait deux objectifs:

1. étudier l'impact de la digue sur l'humidité du sol et, d'une façon indirecte, étudier l'infiltration de l'eau dans le sol; 2. étudier la relation entre l'humidité du sol et la croissance et rendements obtenus des cultures (voir 4.4.4).

Le suivi de l'humidité a été fait à l'aide de tensiomètres installés à différentes profondeurs, comme indiqué dans le tableau 4.4.7a ci-dessous. Voir croquis dans l'annexe 5 pour l'indication des sites des tensiomètres.

TABLEAU 4.4.7a: installation des tensiomètres en 1986, 1987 et 1988

r ~i 1 1 1 1 Année Site 1 Amont de la digue Aval de la digue Début du suivi | 1 (profondeurs en cm) (profondeurs en cm) I 1 j 1986 Sankondé A l 16, 40, 70 14, 40 17 août 1 I 1 Nané V 1 60, 90, 130, 195 60 24 septembre |

Gonsé j 60, 80, 120 50 14 septembre | I 1 Sankondé A 1 35, 60, 90, 120 40, 60, 90, 120 8 août 1 I Rambo 1 60, 90, 120 60, 75, 120 22 juillet r 1 ! 1 Sankondé A 1 40 (4 sites) 17 juillet 1 1 Nané digue 1 40 (3 sites) 17 juillet j 1 Rissiam sans 1 A0 (3 sites) 17 juillet 1 digue 1 1 1 1 J I

Comme indiqué dans le tableau 4.4.7a, le suivi de l'humidité a commencé assez tard les trois années, ce qui ne permet pas d'évaluer l'humidité du sol au début de la saison culturale.

Une partie des résultats obtenus est présentée ici sous forme de figures: * Les figures 4.4.3a et 4.4.3b montrent les humidités de sol mesurées à Sankondé A en amont de la digue du 31/8/ au 2/10/86, et en aval de la digue du 17/8/ au 14/9/86; * La figure 4.4.3c montre les humidiés de sol mesurées en amont de la digue de Nané V du 24/9/ au 20/10/86; * Les figures 4.4.3d et 4.4.3e montrent les humidités de sol mesurées en amont de la digue de Rambo du 27/8 au 25/10/87, et en aval de cette digue du 5/9/ au 25/10/87. 74

FIGURE 4.4.3.a : Sankondé A : succion en amont de la digue, 1986

o 16cm A 40cm O 70cm Succion Pluie (c bor) (mm)

-nrdote si i1 i ï ' 12 1 14 ' 16 18 ' 20 1 22 ' 24 ' 28 ' 28 ' 30 ? F"

Septembre Octobre

FIGURE 4.4.3.b : Sankondé A : succion en aval de la digue, 1986

o 14 cm A 40cm

Succion Pluie (c bor) (mm)

30 o 80- .A—«V "A. .A •~ùc 70. x ^ A b.. 60- T .20 / /

,/0-~ 40

30. 5-0 10 X ^

10 -| dote >- 0 T , H-- 1 1 H-l 1 ' I I I I I ' 1 18 20 2 2 24 2 6 28 30 31 I 2 4 6 8 10 12 14 A Août Se ptembre 75

FIGURE 4.4.3.C : Nané V : succion en amont de la digue, 1986

Succion o 60 cm (c bar) A 90cm Huit (mm) • 120cm

90 7 195cm 30 o 80

TO .i?

29/

/ /A

40 •

<7 10

20 __a— __o I. ,o i t—cr S&l—tr 10

date I »—f- —I i r i I r- -1—I—r- • I r -i I 1—r- ~I— ^ I 1— T P 15 16 20 22 24 28 28 S0 I 2 12 14 16 18 20

Stpltmbr« Octobr* 76

FIGURE 4.4.3.d : Rambo : succion en amont de la digue, 1987

Succion

FIGURE 4.4.3.e : Rambo : succion en aval de la digue, 1987 77

Les pluies enregistrées sur ces sites lors des périodes indiquées sont présentées dans les mêmes figures (sauf celles pour Rambo avant le 4/9/ et après le 27/9/87.

Avant de procéder à l'interprétation des données, il est bon de rappeler que le tensiomètre est un instrument à l'aide duquel on peut mesurer la succion hydrique du sol avec quelque précision jusqu'à la valeur de 50 cbars (pF - 2,7), au-delà de laquelle les mesures deviennent peu fiables à cause de problèmes de contact entre le sol et la bougie du tensiomètre, ainsi que de l'air qui s'introduit dans le tensiomètre. Jusqu'à cette valeur, l'eau est encore facilement disponible pour les plantes: le sol est humide.

Malgré le faible nombre de données obtenues, les conclusions suivantes peuvent être tirées des résultats:

La couche de sol exploitée par les racines des plantes (60 cm) est restée humide, c'est-à-dire que la valeur de pF est restée en-dessous de 2,5 en amont de toutes les digues filtrantes suivies jusqu'à fin septembre (1986), début octobre (1988) ou mi-octobre (1987). Par contre, pour les sites en aval des digues (ou sans digue), il y a eu des périodes pendant lesquelles cette couche s'est plus ou moins asséchée (sauf en 1988), tandis que les sols s'y asséchaient plus tôt à la fin de la saison (ordre de grandeur: une à deux semaines). Ceci peut être attribué à une capacité de rétention d'eau plus élevée des sols, enrichis de sédiments, en amont des digues filtrantes. De plus, un sédiment plus sableux à Sankondé A peut être la cause principale' du fait que le sol s'y assèche une semaine plus tôt qu'à Nané V (voir 4.4.2)

Le suivi de l'humidité du sous-sol (en-dessous de 60 cm) n'a pas permis de mettre en évidence un grand impact de la digue sur l'infiltration de l'eau jusqu'à ce qu'il y soit question d'une recharge de la nappe phréatique. D'une part, une augmentation rapide de l'humidité peut être constatée en profondeur, jusqu'à 120 cm, après des grandes pluies à l'amont de la digue de Sankondé A (voir figure 4.4.3.a, 4/9 au 7/9 et 21/9), celle de Nané V (voir figure 4.4.3.C, 21/9), et celle de Rambo (voir figure 4.4.3.d, plusieurs dates), mais d'autre part, la faible humidité du sous-sol en amont de la digue de Sankondé A fin août/début septembre 1986, et l'humidité élevée, mais stable après la pluie du 21/9/86, sur 195 cm de profondeur à Nané V, mettent en évidence qu'il y a une certaine quantité d'eau infiltrée dans le sol qui alimente le sous-sol, mais que cette quantité doit être relativement faible. Il peut y avoir des couches peu perméables qui empêchent une telle alimentation directe, ce qui explique peut-être le phénomène observé à Nané V en 1986 (voir figure 4.4.3.c) et à Rambo en 1987 (voir figure 4.4.3.e), à savoir que l'humidité du sol sur respectivement 195 et 120 cm ne suit pas celle à des plus faibles profondeurs.

Un autre élément qui permet d'estimer l'importance des quantités d'eau infiltrées dans le sol, est la vitesse d'infiltration en amont des digues qui est estimée dans la section 4.3.3. Pour les digues de Sankondé A et Sankondé B, cette vitesse resterait en-dessous de la valeur de 3 cm/h. La plupart des crues ayant une durée d'à peu près une heure, les quantités d'eau infiltrées par crue se trouvent donc de l'ordre de quelques centimètres par crue, ce qui met en évidence que l'impact d'une digue filtrante sur l'alimentation de la nappe phréatique ne peut pas être important, compte tenu de ces quantités et des superficies des champs inondables qui sont réduites par rapport aux bassins versants. 78

4.4.4 Développement des plants et rendements

Les parcelles suivies pour mesurer l'impact agricole étaient toutes cultivées par des paysans avec leurs méhodes et techniques culturales: semis direct à la pioche sans travail du sol; deux sarclages à la daba, pas d'apport d'engrais ni de traitement avec des pesticides, et utilisation d'une variété de sorgho locale (race Guinea d'après Sapin P. (1985)). Les dates de semis ont été choisies par les paysans; elles sont indiquées dans les tableaux.

Les résultats du suivi agronomique des cultures en amont des digues filtrantes sont présentés dans les tableaux 4.4.7, 4.4.8 et 4.4.9. Le tableau 4.4.7 montre les rendements de graines et de paille, ainsi que le nombre d'épis par m^, le poids moyen d'un épi et la hauteur moyenne des plantes mesurées en 1986 sur un total de 25 carrés d'échantillonnage de 25 m^ chacun, à différentes distances en amont de 4 digues filtrantes. La dernière colonne du tableau où est indiqué: "rendement champ" donne le rendement mesuré à la récolte de tout le champ en amont de la digue filtrante, en pesant un certain nombre de paniers remplis d'épis, et le nombre de paniers récoltés par le paysan. Ce chiffre est toujours inférieur au rendement moyen mesuré dans les carrés, pour deux raisons: 1) les erreurs introduites par les méthodes de comptage de paniers mènent toujours à ; des sous-estimations, et 2) le champ du paysan est d'habitude plus grand que la zone sous influence de l'épandage des crues par la digue, donc le rendement moyen du champ est déterminé en partie par des rendements obtenus hors du champ d'épandage de la digue filtrante. Le tableau 4.4.8 montrent les mêmes éléments mesurés en 1987 sur 24 carrés en amont de 4 digues filtrantes, et le tableau 4.4.9 ceux mesurés sur 35 carrés en amont de 4 digues filtrantes.

En 1988, les carrés ont été implantés au début de la campagne agricole, tandis qu'en 1986 et 1987, les carrés ont été posés au moment de la récolte, ce qui fait que ces derniers risquent de donner des sur-estimations des rendements puisque l'observateur a toujours tendance à ne pas poser un carré de rendement sur un endroit avec des plants mal développés.

Le tableau 4.4.10 montre les mêmes éléments que les tableaux 4,4,8 à 4.4.9 pour des sites sans digues filtrantes dans des thalwegs (sites témoins), mesurés de la même façon qu'en amont des digues filtrantes en 1986, 1987 et 1988, tandis que le tableau 4.4.11 donne ces éléments pour deux champs hors-thalweg suivi en 1988. Pour indication des sites exacts des mesures (carrés) en amont des digues filtrantes, voir croquis en annexe 5. 79

TABLEAU 4.4.7 : données sur la récolte de sorgho des carres suivis en amont de 4 digues filtrantes en 1986

.. 1 1 1 1 1 Site 1Carré Distance à Nb épis F. épis Hauteur des Rendement brut 1 Rendement Rendem.| et aimée 1 »' la digue (m) par m^ (g) plants (m) épis paille 1 net (t/ha) champ 1 (t/ha) (t/ha) j(Rb X 0,75) (t/ha) 1

1 °-7 Nané V I 1 27 4,0 22 2,5 0,9 4 amont digue 1 2 4 4.8 20 2,8 1.0 6 1 0,7 1 3 61 8,4 50 4,0 4,2 - j 3,2 (semis mi-05; 1 4 50 9,2 39 4,3 3,6 1 2,7 réc. fin 10) I 5 4 8,0 60 5,0 4,8 - 1 3,6 I 6 4 10,0 44 4,8 4,4 - j 3,3 j 7 19 4,0 46 3,3 1.8 - I 1.*

Moyenne 6,9 40 3,8 j 2,2 ? 1

3 écart-type • I I-

5 - Nané digue j 1 8,1 52 r 4-3 4,2 I 3,1 amont digue j 2 5 9,6 45 4,3 4,3 21 1 3,2

(semis mi-05; 1 3 30 8,2 54 4,3 4,4 22 j 3.3 4 réc. fin 10) ! 50 7,6 45 4,3 3,4 18 I 2,6

'-t • Moyenne 8,4 49 4,3 1 3'! 1,6 1 écart-type j 0,3

Sankondé A j 1 111 7,3 49 4,5 3,6 18 I 2'7 amont digue j 2 147 8,3 43 4,0 3,6 16 I 2-7 j 3 123 7,6 54 4,0 4,1 14 I 3,1 (semis mi-05; j 4 66 9,9 53 5,5 5,2 I 3,9 réc. dêb.ll) j 5 93 7,9 58 - 5,5 4,6 j 3,4 j 6 5 8,5 62 6,0 5.2 j 3,9 5 u,o j 7 50 5,8 5,5 1 j 8 25 10,5 55 5,8 5,8 I 4-3

Moyenne 8,8 53 5,1 j 3,5 2,7 j écart-type I 0,6

Snkondé B 1 1 62 9.2 25 3,3 2,3 12 I I-7 amont digue 1 2 46 9.2 32 3,5 3,0 13 1 2,2 1 3 32 7,6 49 4,0 3.7 16 I 2,8 (semis mi-05; 1 A 5 11,6 41 4.3 4.7 21 I 3,5 réc.fin 10) 1 5 21 9,2 36 3,8 3,3 13 j 2,5 j 6 5 9.2 41 4,3 3,8 16 j 2,9

Moyenne 9,3 37 3,9 1 2,6 2,2 j écart-type I 0,6 1 1 1 1 1 1 1 I I Moyenne toutes les valeurs : 2,9 I Ecart-type toutes les valeurs : 0,9 I 1 : 80

TABLEAU 4.4.8: données sur la récolte de sorgho des carres suivis en amont de 4 digues filtrantes en 1987 r- —r 1 1 " " 1 1 1 1 Carré 1 Distance à Nb épis F. épis 1 Hauteur des | Rendement brut 1 Rendement 1 Rendetn.| 2 1 Site 1 . N* 1 la digue (m) par m (g) 1 plants (m) | épis (t/ha) - 1 net (t/ha) 1 champ 1 1I 1I 1 1 1 1 Nané digue | 1 1 4 10,2 47 j 3,3 j 4,8 1 3,6 1 amont digue | 2 j 7 9,8 37 I 4,0 j 3,6 I 2,7 3 • j 4,1 j j 1987 1 20 10,3 36 1 3,7 I 2,8 1 1 1 (semis déb.06;| 4 j 44 7,7 35 1 3>7 I 2,7 j 2,0 1 rêc. déb.ll) | 5 1 62 9,0 33 1 3-4 I 3,0 I 2,2 1 Sorgho blanc | 6 j 63 12,0 37 j j 4,4 I 3>3 7 j 60 6,3 57 j 3,2 j 3,6 1 , 2,7 1 1 1t 1 Moyenne 9,3 40 1 3,6 j 1 2'7 1 1.5 1 1 écart-type I : 0,6 1 I 1 1 1 1 1 1 1 Sankondé A | 1 1 4 10,9 56 j 5,5 j 6,0 1 4,5 1 amont digue | 3 j 16 8,5 53 j 5,5 j 4,4 j 3,3 j 1987 . 1 5 1 77 11,2 52 j . 4'8 I 5,8 1 4,3 1 (semis dêb.06;| 6 1 104 12,0 44 1 4,8 1 5,2 1 3,9 1 réc.mi-11) | 1 Sorgho blanc | 1 Moyenne 10,7 51 j 5,2 j j 4,0 i 2,7 j 1 écart-type I 0,5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Sankondé B | 1 j 38 8,7 33 j 2,2 j 2,9 1 2,2 j 3 1 amont digue r | 2 1 57 2,4 54 j 2,5 l, I 1,0 1 1 1 1987 1 3 j 83 7,1 34 1 2,2 j 2,4 j 1.8 1 (semis mi-06; | 4 j 20 5,3 32 j 2,3 j 1,7 I 1,3 1 réc.mi-11) 1 6 j 23 14,1 43 1 ' 3-1 . I 6,1 I 4,5 1 Sorgho blanc | 7 j 5 12,2 39 j 3,5 j 4,7 I 3,5 1 1

39 j 2,6 1 Moyenne 8,3 j 1 2,4 1 1.2 1 1 1 1 écart-type I 1,4 I 1 1 1 1 3,8 1 Rambo [ 1 j 4 5,4 46 1 j 2,5 j 1,9 3,0 1 amont digue | 2 j 4 8,0 30 1 j 2,4 1 1.8 3 5, j 4,7 3 j 1987 j 3 1 14 8,1 58 1 1 .5 1 1 2,8 j (semis mi-06; | 4 j 30 8,9 31 1 j Z'7 1 2,1 3,2 j j rêc.fin 11) j 5 j 48 11,9 21 1 2,5 1 1.9 4,2 19 1.8 j 0,8 1 Sorgho blanc | 6 1 51 1 I 0,6 1 1 3,5 j 7 j 50 9,8 27 j 2,6 I ; 2,0 1 1 I I i

I Moyenne 8,0 33 1 3.3 I 1 2,0 1 1.1 1 1 écart-type 1 0,8 1 1 t 1 „,1 1 I I 1 Moyenne toutes les valeurs 2,7 Ecart-type toutes les valeurs : 1,1 1 1 1 1 81

Tableau 4.4.9: données sur la récolte de sorgho des carrés suivis en amont de 4 digues filtrantes en 1988

1 1 1 1 1 1 Carré Distance à | Nb plants Nb épis F. épis 1 Hauteur des Rendement brut Rendement Rendt| 2 2 1 Site H* la digue (m)| par m par m (8) 1plants (m) épis (t/ha) net (t/ha) champ 1

1 [Rambo 1 s 1 12,6 9,2 13 j 2,2 1,2 0,9 1(semis mi-06; 2 20 j 6,2 5,5 20 j . 3,0 1.1 0,8 j réc. mi-11) 3 5 j 1.9 2,2 24 j • 3,0 0.5 0,4 4 40 j 7,2 6,8 24 j 4,0 1,6 1.2 5 20 j 8,6 9,2 28 j 3,3 2,6 1.9 6 40 1 8,0 8,4 20 1 3,3 1,7 1.3 7 40 j 10,0 7,4 14 I 2,4 1,0 0,8 8 60 1 6,3 7,5 14 I 2-5 1,0 0,8 9 80 j 4,6 5,3 18 j 2,6 1,0 0,7 1 Moyenne : 7,3 6,8 19 j 2,9 1.0 ? I écart-type : 0,4 !1 |Sankondè A 1 s 1 9,8 12,4 30 I 4,2 3,7 2.8 1(semis mi-06; 2 s 1 10,0 13,8 22 It 3,0 2,3 1 réc. mi-11) 3 s 1 7,9 12.1 26 I 4.2 3,2 2,4 4 20 j 8,6 8,0 42 1 4-7 3,4 2,5 5 20 j 7,8 7,9 26 I 2,7 2.0 1,5 1 . ^ ' 6 20 j 10,2 11,3 34 1 *.2 3.8 2,9 j 7 40 j 9.5 13,3 23 j 4,2 3,0 2,3 1 *{ V. 8 40 1 5,6 6,0 16 1 2,2 1,0 0,7 9 60 1 8,2 8,6 37 j 3,6 3,2 2,4 10 60 1 6,4 5,0 36 I 3,2 1,8 1,4 11 80 j 7,0 7,6 33 j 3,4 2,5 1.9 12 80 j 7,6 6,7 26 1 2,6 1.7 1.3 I 1 1 ) Moyenne : 8,2 9,4 -29 1 3.6 2,0 1.5 1 écart-type : 0.7 I 1 1 |Sankondé B 1 s 1 6,0 12,2 24 I 2,3 3,0 2,2 1(semis mi-06; 2 5 j 9,0 3,4 33 1 1.9 1,1 0,8 1 réc. mi-11) 3 20 1 3,2 5,3 24 I 1.7 1,3 1,0 4 40 j A,2 9.3 25 j 2,2 2,4 1,8 5 60 1 5,0 10,0 31 3.1 2,3 1 ( 1 1 Moyenne : 5,5 8,0 27 I 2,0 1,6 ? 1 écart-type 0.7 I 1 |Nané digue 1 5 1 15,3 14,6 34 I 4,4 5.0 3.8 1(semis mi-06; 2 S j 9,6 8,7 43 j 3,9 3,8 2,8 1 réc. mi-11) 3 20 j 10,0 10,8 18 I 3,3 2,0 1,5 4 20 1 11,9 8,3 29 I 3.5 2,4 1,8 5 40 1 6,0 10,4 17 1 3,0 1,8 1,4 6 40 j 5,8 8,9 25 I 4,5 2,2 1,7 7 60 j - 11.2 26 j 2,9 2,2 8 60 j - 8.1 37 j 3,0 2,3 9 80 1 - 8.4 32 1 2,7 2,0 I 1 Moyenne : 9,8 9.9 29 1 3,8 2,2 ? 1 écart-type 0,7 1 1 1 1 1 1 I

Moyenne toutes les valeurs ; 1.7 Ecart-type toutes les valeurs : 0,8 1 1 1 82

TABLEAU 4.4.10 : données sur la récolte de sorgho des carres suivis sur sites sans digue dans bas-fonds; 1986, 1987, 1988

1 1 1 - I 1 Année Carré 1 Nb plants Nb épis F. épis 1 Hauteur des Rendt brut(Rb) Rendt net Rendt| 2 1 et site N* 1 par m par v? (g) 1plants (m) épis (t/ha) (0,75 X Rb) champI

1 1986 , |Rissiam VI 1 1 7,2 34 j A,0 2,5 1,8 1(semis dèb.06; : 2 j 7,2 43 I A,8 3,1 2,3 1,5 1 1 récolte 4.11) 3 1 4,8 54 j A,8 2,6 2,0 4 j 5,6 54 1 A,8 3,0 2,3 .

|Sankondé III 1 j 9,6 17 I 3,5 1,6 1.2 1(semis déb.06; 2 j 7,2 36 I 4.3 2,5 1,9 1 rêo. mi-11) 3 1 8,8 24 1 3,8 2,1 1.6 1,0 I 4 j 7,8 25 1 3>5 2,0 1.5 5 j 8,8 37 j 4,0 3,2 2,4 I f

jcjonsé VIII 1 j 5,2 44 I 3,5 2,3 1.8

2 6,7 38 2,5 1(semis déb.06; 1 I 3,5 2,0 ' • 1 A,7 31 3>5 1,5 1 réc. dèb.ll) 4 1 ' f 1,2 s 1 A,0 50 j 4,0 2,0 1,6

I Moyenne 1986 6,7 37 1 4,0 1,8 1,2 1 1;Ecart-type 0,4

f • 1987 [Rantio |aval seuil 1 1 10,1 21 I 3,0 2,1 1,6 0,7 J 1(semis mi-06; 1 réc. mi-11)

[Rambo entre 9 0,3 j 1 seuil et digue

1 Moyenne 1987 Estimation; 1,0 1

1 1988 : 1 23 1,3 1.0 |Rissiam champ 1 1 6,1 5,6 I - 3,0 1 1 j 3,1 1.5 1,1 1 sans digue 2 1 5,9 5,2 29 1 1 5,0 24 1 3,2 1,2 0,9 |0,8 1 1(semis mi-06; 3 1 3,3 40 1,A 1,0 1 réc. déb.ll) 4 1 2,2 3,5 I 1 1 3 5 j A,7 5,9 22 1 3.6 l. 1.0 1 1 J I A,1 29 1 3,6 1,2 0,9 6 1 3,9

1 2,2 0,A 0,3 1Rambo champ 1 1 2,2 3,3 12 1 1 0,A 0,3 1 sans digue .3 j 2,2 3,0 13 1 2,6 I I 24 ' j 3,1 1.6 1.2 1 ? 1 1(semis mi-06; 4 1 5,6 6,7 0,7 0,5 1 réc. déb.ll) 5 ; j 4,1 A,A 16 1 2,8 1 1 J I N 3 37 j 4,2 2,7 2,0 1 ' 6 1 6,0 7,

j 3,2 I.3 1,0 1Rambo aval 1 j . 6,6 6,6 20 1 1 25 1 A,4 2,7 2,0 10.7 1 1 seuil 2 1 7,4 10,8 20 j 3.0 1.6 1,2 1 1 1(semis mi-06; 4 1 6,2 8,2 J I j 3,1 1.0 : - 0,7 1 réc. mi-11) 5 j 6,4 7,1 14

j 3,3 1,0 0,8 j 1 Moyenne 1988 A,9 5,8 23 0,5 I Ecart-type ! 1 1 1 1 83

TABLEAU 4.4.11: données sur la récolte de sorgho des carrés suivis sur sites hors bas-fond en 1988

1 ..... ! 1 T 1 " " 1 1 Site Carré Nb plantes Nb épis F. épis 1 Hauteur des Rendement brut Rendement | 2 2 N* par m par m (8) 1 plants (m) (t/ha) net (t/ha)j

1 Sankondé C 1 9,3 11.9 11 1 2,1 1,3 1.0 j 1 (semis mi-06; 2 7,6 8,1 10 I 1.7 0,8 0.6 1 j réc. mi-11) 3 1 2,0 1,2 0,9 j

1Sankondé D (1) 1 9,3 9,A 23 I A,7 2,2 1.6 I 1(semis déb.07; 2 5,2 5,7 25 I 2,1 1,4 1.1 1 1 réc. déb.10) 3 A,3 A.8 25 j 1,8 1.2 0,9 1 4 7,5 6,2 13 j 2,3 0,8 0.6 j 5 8,7 5,9 22 I 2,5 1,3 0,9 1 6 A,5 8,5 14 j 2,9 1.2 0,9 j

1 Moyenne 1988 7,1 7.6 18 j 2,5 . 0.9 j 1 Ecart-type 0,3 1 1 I 1 J 1 1

Note (1): le champ de Sankondé D a été semé avec une variété améliorée, et le champ a été fertilisé sur certaines parties.

Interprétation des résultats

Pour l'interprétation des résultats, seules les données des rendements déterminés à l'aide de la méthode, des carrés d'échantillonnage sont utilisées, car elles sont considérées comme les plus fiables. Puis nous nous sommes intéressés, dans un premier temps, aux rendements nets en graines de sorgho. Dans le tableau 4.4.12, ces rendements sont montrés pour tous les carrés en amont des digues et pour les trois années de mesures. Les carrés de chaque site sont regroupés dans des classes selon leur distance à la digue: 0-10 m, 10-30 m, 30-50 m, et >50 m en amont de la digue concernée. Pour chaque digue filtrante, la moyenne des rendements des carrés ainsi que l'écart-type des données sont présentés.

Il ressort des résultats qu'il y a des différences assez importantes entre les années et les sites, mais que, à une seule exception près (Sankondé A et Nané digue, 1988), on retrouve chaque année le même ordre de rang pour les rendements moyens obtenus: le meilleur en amont de la digue de Sankondé A, Nané digue en deuxième position, Nané V en troisième, ensuite Sankondé B, et puis Rambo avec le rendement moyen le plus bas, qui est de l'ordre de 50% du meilleur rendement. Il apparait donc que les deux digues qui se trouvent le plus en amont des successions de digues (Sankondé A et Nané digue) ont toujours les meilleurs rendements. Ceci peut être expliqué par le fait que d'une part, ces digues retiennent une plus grande quantité de sédiments et de matières organiques (et donc plus d'éléments nutritifs), et d'autre part les sédiments sont plus sableux (provoquant moins d'asphyxie à cause de mauvais drainage), par rapport aux digues situées en aval (voir 4.4.2). 84

TABLEAU 4.4.12: Rendements nets de sorgho mesurés par carrés en amont des digues filtrantes, classés selon la distance à la digue (1986, 1987, 1988)

Nané dieue 1986 1987 1988 Sankondé A 1986 1987 1988 Distance à N" Rendt N* Rendt N* Rendt Distance à N* Rendt N* Rendt N* Rendt la digue(n) carré t/ha carré t/ha carré t/ha la dlgue(m) carré t/ha carré t/ha carré t/ha

0 - 10 1 3,1 1 3,6 1 3,8 0 - 10 6 3,9 1 4,5 1 2.8 2 3,2 2 2.7 2 2,8 7 4,1 2 2.3 3 2,4 10 - 30 3 3,3 3 2,8 3 1,5 4 1.8 10 - 30 8 4,3 3 3,3 4 2.5 5 1.5 30 - 50 4 2,6 4 2,0 5 1,4 6 2,9 6 1,7 30-50 7 2.3 > 50 5 2.2 7 2.2 8 0,7 6 3,3 8 2,3 7 2,7 9 2,0 > 50 1 2,7 5 4.3 9 2,4 2 2,7 6 3,9 10 1,4 Moyenne 3.1 2,8 2.2 3 3,1 11 1,9 Ecart-type 0,3 0,6 0.7 4 3,9 12 1,3 5 3,4

Moyenne 3,5 4.0 2.0 Ecart-type 0,6 0.5 0.7

Nané V 1986 1987 1988 Distance à N' Rendt N* Rendt N° Rendt la digüe(m')- carré t/ha carré t/ha carré t/ha *' ° 1 Sankondé B O 2 0.7 1986 1987 1988 5 3.6 - Distance à N* Rendt N* Rendt N° Rendt 6 3,3 la digue(m) carré t/ha carré t/ha carré t/ha

10 - 30 7 1.4 0 - 10 4 3,5 7 3,5 1 2,2 1 0,7 - - 6 2,9 2 0,8

30-50 - - 10 - 30 5 2,5 4 1,3 3 1,0 6 4,5 > 50 3 3,2 - - 4 2,7 30 - 50 2 2,2 1 2.2 4 1,8 3 2,8 Moyenne 2.2 - Ecart-type 1.3 - > 50 1 1,7 2 1,0 5 2,3 3 1.8

Moyenne 2,6 2.4 1.6 Ecart-type 0,6 1.* 0,7

1986 1987 1988 Distance à N* Rendt N* Rendt N* Rendt la dlgue(o) carré t/ha - carré t/ha carré t/ha

1 0,9 0-10 - 1 1,9 2 1,8 3 0,8

10-30 3 3.5 2 0,4 m 4 2.1 5 1.2

4 1.9 30 - 50 - 5 1,9 6 0.6 6 1.3 7 2,0 7 0,8

> 50 8 0,8 _ 9 0.7

1.0 Moyenne - 2,0 Ecart-type 0,8 0.4 85

D'ailleurs, les grandes différences entre les rendements des carrés sur les mêmes sites, ce qui est démontré par les valeurs des écarts-types (CT) entre 0,3 et 1,4 tonnes/ha (10 à 60% ; en moyenne 40% des valeurs des rendements moyens), doivent être attribuées à la situation de drainage qui varie localement en amont des digues filtrantes. Cette hypothèse est confirmée par le fait que les plus grands écarts-types sont trouvés à Rambo, le site qui connait, selon ce que l'on a constaté sur le terrain, les plus grands problèmes de drainage. *•

La comparaison des rendements ne permet pas de mettre en évidence l'influence du facteur: âge de la digue. On soupçonne que l'effet de la sédimentation fait en sorte que l'augmentation des rendements en amont d'une digue filtrante s'améliore avec les années. Apparemment, le facteur emplacement par rapport à d'autres digues, dont l'importance a été démontrée ci-avant, a dominé l'effet de l'âge de la digue dans 1'échantillon des digues étudiées.

La classification des rendements en les regroupant selon la distance des carrés à la digue, ne dônne pas de différences significatives, compte tenu des valeurs élevées des écarts-types. Néanmoins, on constate certaines tendances quand on regarde le tableau récapitulatif: voir le tableau 4.4.13 dans lequel les données par classe de distance des digues filtrantes suivies sont cumulées pour chaque année de suivi.

'TABLEAU 4.4.13: tableau récapitulatif des rendements nets de sorgho mesurés dans les carrés en 1986, 1987 et 1988

! " 1 1 1986 1987 1 1988 1 Nb Rendt ~ G j Nb Rendt a 1 Nb Rendt a j carrés t/ha 1 carrés t/ha 1 carrés t/ha 1 1 1 1 1 1 1 1 Y 1Rendement moyen des sites 1 I en amont des carrés 0-10 m 9 3.1 1,0 1 6 3,0 1.1 1 9 2,1 i.o 1 1 en amont des carrés 10-30 m 5 2.4 1,4 1 8 2,9 1.1 1 8 1,6 0,8 1 I en amont des carrés >30 m 11 2.8 0,6 ! 12 2,3 1,1 1 18 1.6 0,6 1 1 1 I en amont des digues en t/ha 25 2,9 0,9 1 24 2,7 1,1 1 35 1.7 0,8 1 1 1 1 i 1 |Rdt moyen sites sans digue 1,8 0,4 (1,0) (*) 1 1.0 0,5 1 iRdt moyen sites hors bas-fond - 1 - 0,9 0,3 1 1 1 1 1

Note (*): donnée estimé à partir du rendement total de deux champs (donnée doûteuse). 86

On constate que la classe des carrés les plus proches des digues (0 à 10 m) a toujours le meilleur rendement moyen. Ceci s'explique par un plus grand apport de sédiments et de matières organiques (voir 4.4.2) d'une part, et un meilleur approvisionnement en eau, tout en conservant un drainage favorisé par la proximité de la digue, d'autre part. En ce qui concerne les deux autres classes, on remarque que seulement pendant l'année relativement sèche de 1987, c'est la classe de 10 à 30 m qui donne un meilleur rendement moyen que celle de > 30 m. En 1986 et 1988, l'effet d'un mauvais drainage que l'on constate surtout dans cette classe de 10 à 30 m, a probablement joué plus à la baisse des rendements qu'un meilleur apport en eau à leur augmentation, par rapport à la classe de > 30 m.

Le tableau 4.4.13 montre aussi les moyennes des rendements mesurés sur tous les sites en amont des digues filtrantes, pour les années 1986, 1987 et 1988, ainsi que les rendements mesurés sur sites témoins. On constate qu'il y a eu peu de différence entre les rendements moyens en amont des digues filtrantes en 1986 et 1987 (étant respectivement de 2,9 et 2,7 t/ha), malgré une différence importante mesurée sur sites témoins: respectivement 1,8 et 1,0 t/ha (le dernier chiffre étant approximatif par manque de données suffisantes). Le rendement moyen en amont des digues filtrantes en 1988 était sensiblement moins bon: 1,7 t/ha, mais toujours supérieurs que sur sites témoins, sur lesquels on a mesuré un rendement moyen de 1,0 t/ha, ce qui est assez remarquable, compte tenu du fait que la digue filtrante augmente les problèmes de drainage et d'asphyxie des plants. Apparamment pour l'année humide de 1988, le meilleur approvisionnement en éléments •nutritifs provoqué par les digues (à travers la sédimentation) a joué un rôle- plus à la hausse des rendements moyens, que les problèmes locaux de 'drainage à leur baisse. Cependant, la digue de Rambo, sur site particulière ment sensible aux problèmes de drainage, le rendement moyen à son amont en 1988 fut de 1,0 t/ha, qui représente 50 % de celui enrégistré en 1987. Il est aussi intéressant de noter la comparaison des rendements obtenus en amont des digues filtrantes avec les rendements obtenus sur les champs hors bas-fond. Ces derniers n'ont été mesurés qu'en 1988 (2 champs avec un rendement moyen de 0,9 t/ha), mais il est connu que dans une année de pluviométrie "moyenne" (comme 1986), ces rendements (mil) sont de l'ordre de 0,7 t/ha, tandis que 1987 a été une année de très mauvais rendements: beaucoup de champs ont eu des rendements nuls et le rendement moyen sur champs cultivés et récoltés a dû être moins de 0,5 t/ha. Ceci met encore plus en évidence que l'augmentation des rendements par les digues filtrantes est relativement plus importante dans les années sèches.

4.4.5 Discussion

Nous avons pu démontrer que, pour la situation des digues filtrantes suivies, qui étaient toutes des digues en bon état, on peut s'attendre à une augmentation des rendements en graines de sorgho entre 0,5 et 1,5 t/ha par rapport aux champs témoins situés dans un thalweg sans digue. En réalité, les bénéfices sont encore plus grands quand des parties de terrain abandonnées (berges) sont récupérées pour les cultures par la construction d'une digue filtrante; (parfois, il s'agit de sites entiers récupérés). L'augmentation des rendements, qui doit être attribué à une amélioration de l'alimentation des plants en eau ainsi qu'en éléments nutritifs apportés par la sédimentation en amont des digues, est beaucoup moins prononcée en une 87 année humide qu'en une année sèche, surtout pour des sites avec un drainage difficile: bas-fonds avec des pentes longitudinales faibles et des sols relativement lourds. Localement, des problèmes de drainage peuvent même provoquer une baisse de rendement. Des problèmes d'asphyxie en amont d'une digue filtrante risquent d'augmenter dans le temps â cause de la croissance de la couche de sédiment argileux, qui devient plus compactée dans le temps si un travail du sol assez profond n'est pas pratiqué.Sur de tels sites, on peut envisager la culture de riz au lieu de sorgho, ou une association sorgho-riz, afin de diminuer le risque d'échec des deux cultures.

Du point de vue des paysans qui cultivent à la fois des parcelles dans un thalweg en amont d'une digue filtrante, et des parcelles sur des terres hautes, l'intérêt de la digue filtrante est très grand pendant les années sèches quand, contrairement aux parcelles hautes, la digue filtrante assure une bonne récolte, et ceci, il faut le souligner, sans apport de fumier ou d'engrais. De plus, elle permet un semis plus précoce, ce qui a comme avantage d'étaler le calendrier des travaux des paysans, et de pouvoir récolter tôt, tout en laissant la possibilité d'essayer une deuxième culture qui profiterait de l'humidité résiduelle du sol (niebe, tabac, sorgho). Néanmoins, cette dernière possibilité n'est pas encore appliquée en milieu paysan car: 1) les variétés de sorgho cultivés sont photosensibles, de sorte qu'un semis précoce ne mène pas à une récolte précoce, et: 2) le problème de la divagation des animaux empêche les paysans de cultiver des champs hors-saison.

En conclusion, il est permis d'affirmer que l'intérêt des digues filtrantes en termes d'augmentation des rendements moyens et de sécurité des rendements en années sèches, est démontrée. Dans le tome 2 de ce rapport (BRASSER et VLAAR 1990), les réponses des paysans aux enquêtes socio-économiques confirment ce constat. De plus, il existe des techniques à expérimenter, comme l'utilisation des variétés de sorgho à cycle court, l'amélioration des techniques culturales (travail du sol, billonnage, densité de semis plus élevée, etc) et l'introduction d'une deuxième culture, qui pourront encore augmenter les bénéfices à tirer dés potentialités créées par les digues filtrantes.

Nous nous sommes limités, dans le cadre de cette étude, à l'évaluation des digues filtrantes, en comparant une situation sans digue filtrante avec une situation avec digue filtrante, en prenant seulement en compte l'impact des digues sur la production agricole. Nous n'avons pas comparé l'aménagement d'une digue filtrante avec l'aménagement de cordons de pierres sur des champs situés sur les versants. Il est clair qu'avec une même quantité de pierres et un même investissement en journées de travail, la superficie qui peut être traitée avec des cordons de pierres (qui sont beaucoup moins hauts qu'une digue filtrante) est beaucoup plus importante. Par contre, l'augmentation des rendements agricoles par ha aménagé est moins importante, de même que la sécurité de ces rendements (MARTINELLI,SERPANTIE 1988). Ceci explique entre autres l'intérêt particulier que manifestent les paysans pour les digues filtrantes. Néanmoins, les aménagements des champs sur les versants ont d'autres avantages, comme: applicabilité par un plus grand nombre de paysans individuels (BRASSER et VLAAR 1990), et un plus grand impact sur la conservation des eaux et des sols à l'échelle du terroir, donc un plus grand intérêt écologique. Ce dernier aspect n'a pas été évalué dans le cadre de cette étude. 88

5. CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS

5.1. Conclusions • >•

* Cette étude a mis en évidence que le fait que les paysans de la région de Rissiam s'intéressent beaucoup à l'aménagement des digues filtrantes peut être expliqué par l'impact agricole de ces ouvrages. Non seulement les rendements moyens en sorgho en amont des digues filtrantes sont plus élevés que sur des sites non aménagés, mais aussi la sécurité d'obtenir une récolte lors d'une année relativement sèche est très élevée. L'augmentation des rendements varie localement à cause des problèmes de drainage, mais elle atteint en moyenne entre 0,5 et 1,5 tonne de sorgho (graines) par ha, avec les valeurs les plus élevées les années de pluviométrie moyenne ou faible.

* L'augmentation des rendements en amont des digues filtrantes s'explique d'une part par une reconstitution des sols qui sont enrichis ; par une sédimentation de terre avec des qualités physique et chimique relativement bonnes, et d'autre part par des plus grandes quantités d'eau qui s'infiltrent suite à l'effet d'épandage des eaux de crue par les digues. Ces processus permettent aussi un semis plus précoce.

* Comme la sédimentation en amont d'une digue continue jusqu'à ce que la 1 cuvette soit entièrement comblée, la construction de digues supplémentaires dans le thalweg doit être envisagée afin de faire profiter des nouveaux champs de la sédimentation des transports solides de l'eau des crues d'une part, et de maintenir l'effet d'épandage de l'eau en amont des; vieilles digues d'autre part. Ces.dernières doivent â cette fin être entretenues et renforcées soit par une bande de végétation, soit par des nouvelles pièrres. Pour éviter l'augmentation dans le temps des problèmes d'asphyxie des cultures en amont d'une digue filtrante, un travail du sol assez profond, et/ou la confection de billons pour la culture de sorgho sur les sols de sédiment argileux, doivent être envisagés. Une autre solution â ce problème peut être la * Par ailleurs, les quantités d'eau infiltrées dans le sol restent peu importantes par rapport aux crues (voire négligeables par rapport aux grandes crues), et n'ont pas un grand impact sur l'alimentation de la nappe phréatique. culture de riz.

* L'effet de laminage des crues, qui se produit surtout quand plusieurs digues sont construites en serie dans un thalweg, est relativement plus important pour des petites crues que pour des grandes crues. Si la crue décennale est prise comme crue de projet, l'effet de laminage doit même être négligé dans les calculs pour le dimensionnement d'une digue filtrante.

•k 2n ce"* qui concerne le comportement hydraulique des digues filtrantes, le nombre de digues étudiées d'une part, et la méthode de recherche appliquée d'autre part, n'ont pas permis de trouver une "relation-type" entre le débit de filtration à travers la digue (Qfiltr) et la hauteur de l'eau à l'amont H ( t), ni entre Qfiltr et la surface mouillée de la digue, (A^Q). Les données obtenues permettent de sortir pour chaque digue et pour chaque année 89 des fonctions linéaires entre ces facteurs: Qfiltr - a + b * Hamont, et: Qf iltr — a + b * AjjjOU^]_, mais les coefficients a et b varient entre les digues, et pour une même digue, ils varient d'une année à l'autre. Ceci nous amène à penser que les coefficients peuvent difficilement être liés à des caractéristiques physiques, comme la forme de la digue, la taille et l'agencement des pierres, etc.

* Néanmoins, l'étude du comportement hydraulique des digues filtrantes a démontré que le débit de filtration à travers la digue est pour les grandes crues (crue décennale) négligeable par rapport au débit de déversement . Ceci signifie que pour déterminer les dimensions d'une digue filtrante, on agit comme s'il s'agissait d'une digue imperméable.

* L'élément le plus important à prendre en considération pour le dimensionnement d'une digue filtrante, à savoir la crue de projet, peut être calculée par la méthode Rodier-Auvray (ORSTOM - CIEH, 1965) ou Rodier-Ribstein (ORSTOM, 1988). L'étude des ruissellements sur sept bassins versants dans la région, dont la superficie varie entre 0,19 et 1,9 km^, et pour lesquels on a trouvé des coefficients, de ruissellement pour la pluie décennale variant entre 20 et 80 % (!), a confirmé l'applicabilité et l'utilité des méthodes précitées.

; * Eil ce qui concerne les critères de conception et de dimensionnement des digues filtrantes, des visites et des enquêtes sur le terrain ont permis de faire ressortir, comme éléments les plus importants pour la solidité: - la hauteur de la digue; - la pente de la digue au côté aval; - la longueur de la digue; l'importance de ce dernier point étant lié la crue de projet. Un certain nombre d'autres éléments, et des adaptations qui peuvent être appliquées à une "conception-type" des digues filtrantes, sont présentés dans les sections 4.1.4 et 4.1.5 de ce rapport.

5.2. Recommandations

5.2.1. Recommandations pour la recherche

* Avant de généraliser l'ensemble des conclusions de cette étude, il faut encore étudier des digues dans d'autres conditions morpho-pédologiques et agro-écologiques. De ce point de vue, l'étude actuelle a été spécifique. De plus, il est bon de rappeler que les digues étudiées étaient toutes en bon état, ce qui n'est malheureusement pas toujours le cas dans la réalité.

* Les recherches à venir doivent essayer de mieux valoriser les potentialités offertes par les digues filtrantes. D'un point de vue agronomique, on peut penser entre autres à: 90

- des techniques de travail du sol (mécanisé), permettant un labour profond et/ou un buttage, avec comme objectifs l'amélioration du drainage interne et du drainage superficiel en amont des digues filtrantes ; - l'introduction de variétés de sorgho à cycle court, permettant une deuxième culture (sorgho, nièbe, tabac ou autre) après la récolte, sur humidité résiduelle.

* D'un point de vue écologique, les avantages des digues filtrantes devraient être comparés avec ceux d'aménagements anti-érosifs sur les versants (champs hauts). Pour un investissement comparable en temps de travail et en argent, ces derniers risquent d'avoir, du moins dans cette zone agro-écologique, un plus grand impact sur la conservation des ressources écologiques au niveau du terroir en général.

* Des recherches sont encore nécessaires pour arriver à certains éléments de conception, notamment: écartement optimale et ordre prioritaire de construction d'un série de digues filtrantes dans un thalweg/bas-fond; méthodes de stabilisation minimisant l'entretien, etc.

5.2.2. Recommandations pour la conception et le dimensiornement des digues filtrantes

La conception d'une digue filtrante doit procéder d'une étude attentive des conditions locales d'exécution, de fonctionnement potentiel et d'exploita tion. La démarche suivante peut être suggérée:

- Visite du site proposé, afin: 1. d'inventorier ses futures conditions d'exploitation, â savoir: une longueur et hauteur de digue pour obtenir un champ inondable assez important; 2. d'examiner les problèmes particuliers liés au site, et notamment la possibilité de faire varier les éléments de conception. Parmi ces éléments, citons: la hauteur maximale, la/les pente(s) du côté amont, la/les pente(s) du côté aval, la largeur de la crête, la longueur de la digue, le profil en long de la crête, le calibre et la nature géologique des pierres, la disposition des pierres, l'écartement des digues (en cas de digues réalisées en série) des conditions particulières (voir section 4.1).

- Eventuellement, si les conditions ne sont pas favorables, on proposera au(x) propriétaire(s) du champ un autre endroit,

- Calcul de la crue de projet et de la longueur de la digue à 1 aide des méthodes décrites aux chapitres 4.2 et 4.3. Ceci implique encore des visites de terrain, afin de déterminer les classes de pentes et de 91

perméabilité de la zone, concernée, et l'utilisation de photos aériennes et/ou cartes topographiques pour la détermination du bassin versant;

- S'il s'agit d'un bas-fond: la longueur déversante calculée pourra probablement être retenue comme dimension finale, car on peut faire varier la forme de la digue (droite ou courbe). Au cas où une longueur extrême est trouvée, on peut admettre une hauteur de déversement plus importante, en adaptant d'autres éléments de conception, tels que la pente aval notamment;

- S'il s'agit d'un thalweg: la longueur calculée ne pourra probablement pas être retenue, et on choisira la longueur la plus élevée possible, en limitant en même temps la hauteur maximale en â 2,00 m, ou plus raisonnablement â 1,50 m. En fonction de la hauteur de déversement attendue, qui doit être recalculée à partir de la nouvelle longueur, on adaptera les autres éléments de conception aux plus ou moins grands risques. Si ceci n'est pas possible, on décidera de la construction d'un ou plusieurs déversoirs dans la digue.

- On fera construire la digue aux dimensions souhaitées et on suivra son comportement au cours des premiers hivernages. "En cas de dégâts, on adaptera les dimensions.

Concernant les différents aspects de dimensionnement d'une digue, autres que le calcul de sa longueur, il faut se rapporter à l'expérience de terrain. Même pour la détermination de la longueur, les calculs cités ci-dessus ne sont basés que sur des estimations, dont la crue de projet est la donnée la plus incertaine. On ne peut donc jamais prétendre de déterminer des dimensions précises à partir deé calculs; ils donnent un ordre de grandeur des risques auxquels on s'attend. 92

BIBLIOGRAPHIE

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Sapin, P. 1983: Le sorgho et son amélioration - synthèse 1961 81. Haute Volta. IRAT, Montpellier. ANNEXES ANNEXE 1 ENQUETES SUR LA CONCEPTION DES DIGUES FILTRANTES

ANNEXE 1.A : ENQUETE SUR DIGUES FILTRANTES DU PROJET RISSIAM

Méthode

Une visite de 42 digues a été faite dans la région de Rissiam. Les caractéristiques de conception, le contexte et l'âge de la digue ont été notés, ainsi que les dégâts, s'il y en avait.J Ci-dessous, une liste de ces points est donnée. j I Puis, on a essayé de trouver des corrélations simples entre la; rupture d'une digue et les caractéristiques observées: chaque: caractéristique a été divisée en classes, et le pourcentage de; digues trouvées cassées a été calculé. j

Liste des points d'observation et relation qu'on attend entre; le point et le risque de ruptures: j

1. Hauteur maximale en aval: plus grande, plus de risques ] 2. Pente en aval: plus grande, plus de risques 3. Largeur de la crête: plus grande, moins de risques j 4. Hauteur libre en amont: plus grande, moins de risques i 5. Présence des ravines en aval: si oui, plus de risques i 6. Thalweg ou bas-fond: relation inconnue 7. Profil en long: relation ambigüe ! 8. Arrangement des pierres: bien arrangées, moins de risques i 9. Assortiment des pierres: variée, moins de risques j 10. Age: plus âgée, plus de risques j 11. Superficie du bassin versant: plus grande, plus de risques 12. Nombre de digues en amont: moins grand, plus de risques 13. Est-ce que la digue s'est cassée ?

Résultats j Pour l'analyse on a retenu les points 1,2,4,5,6,10 et 12. On a constaté que la largeur de la crête, le profil en long ainsi que l'assortiment et l'arrangement des pierres ne variaient presque pas dans la région considérée. La détermination de la superficie du bassin versant n'a pas été faite.

Les résultats des analyses qui on été retenus se trouvent dans le tableau ci-après.

Ces résultats ne donnent pas d'indications sur les causes de rupture des digues: il y a en général autant de digues cassée^ pour les petites valeurs que pour les grandes valeurs. La seule exception est la présence de ravines en aval de la digue: ofl observe un pourcentage de digues cassées qui est double s'il existe des ravines. IA-2

Comme raisons pour cette absence de corrélations, on peut proposer que:

- d'une part, le nombre de digues analysées n'est pas assez grand;

- d'autre part, ce sont des combinaisons de critères de conception qui font qu'une digue se casse facilement. Afin de vérifier cette hypothèse, il faut faire des analyses de corrélation multiple. Un programme qui permet cette analyse n'était pas à notre disposition. IA-3

1. Hauteur maximale en aval

hauteur (m) -0.60 -0.80 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60 -1.80 -2.00 no. cassée 3 3 4 4 -, 1 3 4 2 no. pas cassée 1 12 3 4 1 1 0 1 X cassée 75 20 57 50 50 75 100 67

2. Pente en aval

pente P:1 (H:V) 0.75 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 no. cassée 1 12 5 4 1 1 no. pas cassée 3 11 1 2 3 1 X cassée 25 53 84 67 25 50

4. Hauteur en amont

hauteur (m) •0.30 -0.40 -0.50 -0.80 -1.60 no. cassée 7 4 3 4 4 no. pas cassée 3 12 4 4 2 X cassée 70 30 43 50 63

5. Présence de ravines en aval

ravine oui non no., cassée' 14 7 no. pas cassée 8 15 X cassée 64 32

6. Thalwea ou bas-fond

thalweg bas-fond no. cassée 10 14 no. pas cassée 11 12 X cassée 48 54

11. Aa® année de constr.n 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 no. cassée 3 1 5 8 2 3 3 no. pas cassée 9 0 2 5 0 0 7 X cassée 100 33 26 61 100 100 30

12. Nombre de diaues en amont no. digues 0 1 2 3 4 5 6 7 no. cassée 7 4 4 2 4 2 1 1 no. pas cassée 8 6 1 3 1 1 2 0 X cassée 47 40 80 40 80 67 33 100 IB-1

ANNEXE l.B : ENQUETE AUPRES DE VOLONTAIRES DU PROGRES

Méthode

Une liste de questions a été distribuée parmi les Volontaires ' du Progrès au Burkina Faso qui s'occupent de la construction de digues filtrantes. Ces questions sont mentionnées ci-dessous.

Questions

1. Est-ce tu penses qu'une DF doit être droite ou courbe (convexe vue d'amont) ? Pourquoi ?

2. Comment est-ce que tu as déterminé 1'endroit de tes DF ?

3. L'estimation de la hauteur et de la longueur de tes DF necessite-t-elle des calculs systématiques, ou des observations peuvent- elles suffire; si oui, lesquelles ?

4. Faut-il faire un filtre de gravier en amont sur toute la hauteur de la DF ?

; , 5. Faut-il mettre des grosses pierres en aval de la DF, certainement dans la première couche mais préférablement aussi 1 ,dans les autres couches ? Les grosses pierres supportant la DF contre la pression de l'eau en amont.

6. Si la DF risque de casser en conséquence d'un trop grand écoulement, faut-il réhausser pour tenir le plus d'eau possible conforme à la fonction des DF ?

7. Si la DF risque de casser en conséquence d'un trop grand écoulement, faut-il faire un déversoir, bien protégé en aval ?

8. Il y a deux manières alternatives de construction des déversoirs:

- au milieu de la DF: le déversoir a une longueur limitée - aux deux côtés de la DF: les déversoirs prennent la forme des diguettes, qui sont plus basses que la DF.

Quelle manière est préférable, et dans quelles circonstances ? Pourquoi ? Est-ce que tu connais encore d'autres manières de construire ?

9. Qu'est-ce qu'il faut faire quand la fonction de filtre de la DF est presque finie au cas où la cuvette en amont est remplie avec des sédiments et/ou au cas où l'amont de la DF s'est envasé ? Faut-il:

- rehausser ? - faire une DF tout près en amont ; - protéger l'aval de la DF ? IB-2

10. Est-il mieux de faire des diguettes que des DF, parce qu'une DF coûte chère et ne sert qu'à un ou deux cultivateurs/-trices, alors que les diguettes ne coûtent pas chères et servent à beaucoup de cultivateurs/-trices ?

11. Dans une région argileuse faut-il faire plutôt des diguettes que des DF, pour éviter les problèmes de drainage ? Dans une région sableuse faut-il faire plutôt des DF pour vraiment résoudre les problèmes de rétention d'eau dans le sol ? ! l 12. Une DF s'effondre, et éventuellement casse, pour quelle(s) raison(s):

l.Une concentration de déversement sur le(s) point(s) le(s) plus bas de la DF, entraine une érosion en aval. Ceci entraine que les pierres se déplacent en aval, et la DF s'effondre, impliquant un déversement même plus important.

ou, alternativement:

2.Une concentration de filtration d'eau sur le point où la] résistance à l'eau de la DF est le plus faible, qui entraine un: renardage (= érosion en dessous de la DF), puis la DF s'effondre.!

Est-ce que tu as observé les deux processus ? Quel processus est dominant d'après toi ? |

Résultats

Des 10 enquêtes qui ont été distribuées, 5 ont été récupérées.] Les réponses ont été utilisées pour établir les critères de conception de digues présentées, et pour analyser les,processus; de rupture. Elles ne sont pas données ici individuellement. IIA-1

ANNEXE 2 : DEROULEMENT DES MESURES ET CALCULS DES ECOULEMENTS DES BASSINS VERSANTS EN AMONT DES BARRAGES

ANNEXE 2.A : DEROULEMENT DES MESURES SUR BARRAGES

Généralités

Un problème s'est posé pendant les trois années de l'étude, qui limite la précision des résultats: c'est la lecture des échelles dans l'eau. Pendant les pluies, il y a souvent un vent fort et les ondes qui en résultent empêchent une lecture précise. Par conséquent, les lectures ont un intervalle de confiance de +- 0,01 m. Vu la précision des relevés topographiques et de la détermination des superficies des bassins versants, qui n'est certainement pas très élevée, cette marge est tolérable.

1986

Les mesures ont commencé fin juillet sur 7 sites de barrages: Birou, Yougounini, Denguila, Temnaoré, Baribsi, Hamdallaye et Temporé. Une échelle a été placée dans la cuvette de chaque : barrage, et deux pluviomètres ont été installés par barrage: un sur le barrage et un plus haut dans le bassin versant. Sur chaque site, un villageois notait pour chaque pluie:

- l'heure de début et de fin de pluie - la hauteur de pluie - toutes les demi-heures à partir du début de la pluie le niveau d'eau dans le barrage, jusqu'à ceque le niveau ne change plus d'une mesure à une autre.

Il a fallu quelques précieuses semaines pour que ce dispositif fonctionne à peu près correctement. Le degré de précision obtenu n'est certainement pas très bon, mais sans doute compatible avec celui des relevés topographiques et de la détermination de la superficie des bassins versants.

La qualité des observations et la disponibilité du relevé topographique de la retenue n'ont permis de retenir que trois sites: Birou, Yougounini et Temporé. Des remarques spécifiques sur les sites sont faites ci-dessous.

Birou La hauteur d'eau juste avant la pluie a été estimée à partir de la dernière hauteur relevée et la vitesse de perte moyenne.

Yougounini . . La hauteur d'eau juste avant la pluie a ete estimée à partir de la dernière hauteur relevée et la vitesse de perte moyenne. Les résultats n'ont pas été analysés,, parce que la détermination (jg superficie du bassin versant était fausse, ce qui a donné des' valeurs de Lr et K incompréhensibles. En 1988, cette erreur a été corrigée. IIA-2

Temporé La hauteur d'eau jusqu'avant la pluie a été estimée avec la dernière hauteur relevée et la vitesse de perte moyenne.

1987

Les mesures ont commencé fin août sur les mêmes barrages qu'en 1986. Les mêmes échelles ont été utilisées. Comme on n'a pas fait de nouveaux relevés topographiques, on a analysé que les observations de Birou, Yougounini et Temporé. Sur chaque site, un j villageois notait pour chaque pluie: j

- toutes les cinq minutes pendant une crue, la hauteur d'eau sur l'échelle dans la cuvette, jusqu'à ce que la lecture ne change plus pendant une demi-heure; -toutes^ les cinq minutes pendant une pluie, lecture du pluviomètre sur le barrage; - après la pluie, lecture du pluviomètre dans le bassin versant; - chaque jour sans pluie, la hauteur d'eau sur l'échelle.

Les observateurs ont été équipés pour pouvoir observer pendant la nuit. î . ;Pour le dépouillement des observations, les pertes d'eau n'ont j pas été considérées, car les observations effectuées ne permettent pas cette analyse.

1988

Les mesures ont commencé fin juin sur les mêmes 7 barrages qu'en 1986 et 1987. On a commencé plus tôt dans la saison des pluies que pendant les saisons précédentes. Les échelles ont été remplacées par des exemplaires plus bas dans les cuvettes. Ceci a permis le suivi du volume sur un trajet plus long qu'avant. A cause de ce déplacement, il a fallu qu'on refasse les relevés topographiques.

Les instructions données aux observateurs étaient les mêmes qu'en 1987.

Au début, n'était disponible qu'un petit pluviomètre, d'une surface de 53 cm2, par barrage. Début août, un pluviomètre d'une surface de 400 cm2 a été placé sur le barrage et un autre du même type dans le bassin versant.

Les remarques spécifiques pour chaque site sont discutées ci-dessous.

Birou La bonne précision des observations a permis la reconstitution des hydrogrammes. L'estimation de la hauteur au début de la crue n'était jamais nécessaire. Le barrage a déversé quelques fois après le 5 août. I IA-3

Yougounini L'interprétation des chiffres sur l'échelle a posé quelques problèmes, et les lectures ont une précision de H— 2,5 cm. La reconstitution des hydrogrammes n'a donc pas été possible.

Denguila Les relevés n'ont pas été effectués très consciencieusement. Il a fallu estimer les hauteurs d'eau au début des crues, et parfois aussi à la fin. Malgré tout, la reconstitution d'un hydrogramme a été possible.

Temnaoré L'observateur a noté les hauteurs d'eau et de pluie après les pluies, et pendant les jours sans pluie. Pour chaque crue, la hauteur au début a donc été estimée à partir de la ; dernière observation avant la pluie. Par conséquent, il n'y a pas de données qui permettent de constituer un hydrogramme.

Baribsi Le même problème d'interprétation des lectures de l'échelle qu'à Yougounini s'est posée ici. A partir du 22 août, le barrage a déversé et les relevés ne sont plus utilisables.

Hamdallaye Parfois la première lecture sur l'échelle a été corrigée avec la vitesse de perte moyenne. La reconstitution des hydrogrammes a été possible. A partir du 25 août jusqu'au 20 septembre, l'échelle était submergée et pendant cette période il n'y a pas eu de relevés.

Temporé Le relevé topographique n'a pas été fini, et les observations de ruissellement et de pluie ne peuvent donc pas être utilisées. IIB-1

ANNEXE 2.B : CALCULS DES ECOULEMENTS DES BASSINS VERSANTS EN AMONT DES BARRAGES

Principes

Dans cette annexe, tous les calculs avec les relevés sur les j barrages faits en 1988 sont présentés. Pour les années 1986 et j 1987, seuls les résultats des analyses sont donnés. j \ ,[ Les calculs faits sont des calculs préparatoires, qui précèdent lés calculs du ruissellement et de la pluviométrie, ainsi que ces derniers eux-mêmes.

Les calculs préparatoires consistent en:

1, Trouver les rapports des observations des pluies, pour chaque bassin versant et pour les pluies qui dépassent 10 mm (en-dessous il n'y a pas de ruissellement):

- entre la pluie mesurée avec le petit pluviomètre sur le barrage et la pluie mesurée avec le grand pluviomètre sur le barrage: P grand / P pluie; '

- entre la pluie mesurée avec le grand pluviomètre sur le ? barrage et la pluie mesurée avec le grand pluviomètre dans le bassin versant: j P grand / P colline, j

Les pluies tombées avant début août, qui ont été relevées avec les petits pluviomètres, peuvent être calibrées. Cela en supposant que l'observation faite avec le grand pluviomètre représente mieux la réalité que celle faite avec le petit, et que la moyenne des deux observations sur le barrage et dans le bassin versant représente mieux la réalité que celle faite uniquement sur le barrage.

Si les deux rapports peuvent être établis, ce qui dépend de la répartition des valeurs trouvées, les observations faites avec j le petit pluviomètre sont calibrées selon la formule suivante: !

P = P petit * P qrand/P petit * ( 1 + p collitWp grand )

Quand l'un des deux rapports a été déterminé, il est utilisé également, et pour l'autre on prend 1,0 .

2. Etablir la courbe volume - hauteur pour la cuvette du barrage à partir de la carte du relevé topographique. IIB-2

Les superficies des surfaces entourées par les courbes de niveau sont déterminées aves une planimètre. Le volume S V entre deux courbes résulte de la formule suivante:

S V = ( Al + A2 ) / 2 * S H

où Al, A2 (m2) : deux superficies suivantes? S H : différence de hauteur entre deux courbes de niveau.

Pour la détermination de la somme des volumes, le volume sous la courbe de niveau la plus basse est fixé sur zéro. Les volumes totaux déterminés ne représentent alors pas le volume maximal.

3. Déterminer la vitesse de pertes d'eau moyenne V i/e pendant les périodes sans pluie. Il s'agit de pertes à cause d'infiltration, évaporation et consommation par animaux et/ ou hommes. La vitesse moyenne peut ensuite servir à l'estimation de la hauteur d'eau au début de la pluie là où l'on doûte du relevé fait par l'observateur, ou là où cette observation manque entièrement. .

La formule pour cette estimation est la suivante:

^ H échelle,estimée = H échelle,dernière - S t * V i/e j' *..• . où H échelle,estimée = hauteur estimée au début de la pluie H échelle,dernière = dernier relevé de la hauteur avant la pluie S t = période entre le dernier relevé et le début de la pluie V i/e = vitesse moyenne de pertes

Calculs Hp. ruissellement et pluviométrie

Après ces calculs préparatoires, les calculs de ruissellement et de pluviométrie sont faits. En 1988, les lames de ruissellement et pluie ont ensuite été analysées à l'aide d'une fonction de puissance. En 1987, des analyses de régression linéaires multiples ont été faites, et en 1986 les deux types d'analyse ont été appliqués.

Les calculs sont les mêmes que ci-dessus pour la détermination d'hydrogrammes. Les volumes sont maintenant calculés toutes les 5 min au lieu que ce soit sur la crue entière. A partir des hydrogrammes, des caractéristiques de crue sont calculées (voir section 4.2):

- le coefficient a , qui exprime la mesure où la crue est pointue: a = Q max / Q moy;

- le temps d'écoulement, ou temps-de base: Tb. IIB-3

Symboles utilisés

NB: Les superficies et les volumes sont données en 10 3 unités!!

. Pour la pluviométrie:

P petit (mm) = pluie observée avec petit pluviomètre sur barrage P grand (mm) = pluie observée avec grand pluviomètre sur barrage P colline (mm) = pluie observée avec grand pluviomètre bassin versant

Pour la courbe volume-hauteur:

H carte (m) = hauteur sur la carte H échelle (m) = hauteur sur l'échelle A (m2) = superficie de la surface entourée par une courbe de niveau de hauteur indiquée S V (m3) = volume entre deux courbes de niveau V (m3) = volume sous la hauteur indiquée

Pour la vitesse de pertes:

. . ^ S t (heures) = temps entre deux relevés de hauteur sans . qu'il ait plu entre-temps S H (m) = différence en hauteur d'eau sur période S t V i/e (m/s) = vitesse de pertes = S H / «S t

Pour le coefficient de ruissellement;

H échelle (m) =5 hauteur d'eau sur l'échelle V (m3) ss volume correspondant à la hauteur S V (m3) = volume ruisselé = V2 - VI Lr (mm) = lame ruisselée = 6 V / A bassin versant pluie (mm) = lame de pluie V pluie (m3) s volume de pluie = pluie * A bassin versant K (-) — coefficient de ruissellement = S V / V pluie ou Lr / pluie E Lr 88 (mm) = lame ruisselée estimée à partir des formules trouvées pour les données de 1988 (etc.)

Pour 1'hydroqramme:

S t (min) = intervalle entre deux relevés 1 et 2 S pluie (mm) = pluie tombée dans la période concernée H échelle (m) = hauteur d'eau sur l'échelle V (m3) = volume correspondant à la hauteur

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