Pluviométrie

Les valeurs de la pluviométrie du bassin versant (Annexe I) montrent que la précipitation moyenne annuelle enregistrée entre 1994 à 2014 est de 1342 mm. Les mois les plus arrosés étant le janvier et le février, et les situations exceptionnelles de crue surviennent pendant la saison de pluie et les périodes cycloniques. La pluviométrie moyenne annuelle change selon les années et par rapport à la moyenne des hautes terres. Cette irrégularité est caractérisée par la quantité des pluies variant entre un minimum de 698,9 mm (2010) et un maximum de 1789,3 mm (1996).

Evapotranspiration

Le bassin versant d’Avaratrambolo présente une faible valeur étant donné sa superficie vegétalisée et cette situation met en relief donc l’effet du boisement sur le microclimat local (Projet Terre-Tany, 1997). Le tableau 1 met en évidence les valeurs caractéristiques de cette évapotranspiration de l’année 1994 avec deux pics représentatifs en mois de novembre et mars.

Concept actuel

La nouvelle classification subdivise le socle malgache en cinq grands ensembles. Les critères de classification sont la lithologie, l’âge, le degré métamorphique et la position structurale (PGRM, 2012). Le Socle cristallin étant un bouclier à 6 domaines tectonométamorphiques stables, du nord au sud, on distingue les domaines ou blocs : Bemarivo, Antongil-Masora, Antananarivo, Itremo-Ikalamavony et Sud (Vohibory, Androyen et Anosyen). Des plutons granitiques et autres batholites du Néoprotérozoïque se surimposent entre les domaines.

Contexte géologique de la zone d’étude

Dans la classification géologique actuelle, notre zone d’étude appartient au domaine d’Antananarivo et dans le sous-domaine du complexe de Tsaratanàna. Le large domaine d’Antananarivo préserve une histoire géologique néo-archéenne. Il se constitue de gneiss quartzo-feldspathiques à biotite et/ou amphibole de composition granitique à tonalitique d’âge néo-archéen (environ 2,5 Ga5 ) associés à des gneiss migmatitiques et des paragneiss probablement plus anciens (2,7 Ga). Il constitue trois suites et cinq groupes successifs (tab.3).
Dans la nomenclature antérieure, la zone d’étude fait partie du système du graphite. En effet, la pétrographie du bassin versant est marquée par la dominance des roches métamorphiques et magmatiques (fig.4) .
L’identification des formations du bassin versant d’Avaratrambolo a été tirée de la feuille P 46 d’Ambohimanga de Rantoanina (1966). Les roches appartiennent à la série d’Ankazobe du sommet du système de graphite et aux roches issues de granitisation de celuici.
Dans notre zone d’étude , nous avons d’une part les migmatites et les migmatites granitoides composées essentiellement de minéraux leucocrates tels que le quartz, le microcline,l’oligoclase ou l’albite et de minéraux ferromagnésiens dont la biotite au Nord (Rantoanina, 1966), caractérisées par les conditions de migmatisation et de granitisation ; et d’autre part les granites migmatitiques, sous forme intrusive et de massifs très larges , formés de cristaux de quartz et d’orthose plus ou moins orientés , de la biotite et de l’horneblende.

Pédologie

Classification des sols malgaches

Théoriquement, neuf principales catégories de sols existent à Madagascar : les sols minéraux bruts et peu évolués, les sols calcimorphes, les vertisols, les sols bruns, les sols rouges de type méditerranéen, les sols halomorphes, les sols ferrugineux tropicaux, les sols ferrallitiques et les sols hydromorphes (Hervieu, 1967). Razafimahatratra dans TBE/National (2012) a établi une classification synoptique des sols malgaches à la lumière des études antérieures dans ses études ; le tableau 4 donne un aperçu de celle-ci avec la valeur de la superficie de chaque classe ainsi que son équivalence en termes de pourcentage.

Genèse des sols ferrallitiques

D’abord, par le biais du processus d’altération géochimique prolongée, la ferrallitisation se caractérise par l’altération complète des minéraux primaires sauf le quartz. Les argiles néoformées sont constituées uniquement de kaolinite et présence non obligatoire de la gibbsite. Dans le processus d’altération, selon les régimes climatiques en tenant compte par exemple de l’indice d’aridité , nous nous apercevons que deux réactions concourent, l’une partielle et l’autre totale. Pour Avaratrambolo, cet indice étant de 44,74 entre 1994 et 2014.

Altération aplasmogénique (Pedro, 1987)

Elle n’entraîne pas la formation de minéraux secondaires ou plasma et conduit à de résidus d’altération au lieu d’altérites. Selon la nature de l’attaque, nous avons par exemple l’acidocomplexolyse, l’alcalinolyse et la ferrolyse

Altération plasmogénique (Pedro, 1987)

Elle est caractérisée par la présence d’argiles constituant le plasma du sol, ce sont des altérites. Le processus de néoformation entre en jeu ici par l’altération massive. Le phénomène s’intensifie dans des climats chauds et humides, avec la présence de gaz carbonique et l’hydrolyse. Les produits concernent les argiles et les hydrates ferriques et la réaction se réalise entre le couple orthose-microcline et l’eau :

Sols du bassin versant d’Avaratrambolo

Les sols d’Avaratrambolo sont principalement des sols ferralitiques avec des profilstypes : AB(BC) ou ABC-A(AB) B (Annexe II) ; et souvent l’horizon B est parfois absent sur de forte pente (Projet Terre-Tany, 1994-1995). Ils sont constitués par des résidus d’altération très intense dont les hydroxydes de fer et d’aluminium, par contre les minéraux altérables sont disparus.
Les sols du bassin versant d’Avaratrambolo (fig.8) sont caractérisés par des sols ferrallitiques rajeunis avec une superficie de 253 Ha et les sols ferrallitiques fortement rajeunis ayant une superficie de 90 Ha. Ces deux types de sols se localisent dans les reliefs disséqués et dans une partie du glacis de raccordement. Dans les bas-fonds, nous avons les sols hydromorphes qui peuvent être à gley ou pseudogley selon la forme de drainage et l’état d’oxydation du fer (Projet Terre-Tany, 1997). Les sols ferrallitiques typiques ont une superficie de 13 Ha à Avaratrambolo.

Caractéristiques physico-chimiques des sols du bassin versant d’Avaratrambolo

Les analyses granulométriques confirment une texture argilo-sableuse à limonoargileuse pour les sols d’Avaratrambolo. D’abord, les sables varient en quantité d’un sol à l’autre et à la différence des sols hydromorphes, les trois autres types de sols ont un pourcentage supérieur à 50 %. Par contre ces mêmes sols hydromorphes accusent des valeurs plus élevées concernant la teneur en argile et limon. De fait, il est généralement visible que la teneur en matières organiques pour tous les sols dépasse le 2 % : 3,76 % pour les sols ferrallitiques typiques, 3,08 % et 3,82 % pour les sols ferral litiques rajeunis et fortement rajeunis et 4,26 % pour les sols hydromorphes. La figure 9 montre la classification texturale des quatre principaux types de sols d’Avaratrambolo.

Rizières

Leurs positions peuvent être dans les plaines alluviales et dans les vallons perchés, et les techniques étant la culture contre-saison ou le système de riziculture intensive. Les moyens employés sont pour la plupart du temps rudimentaires, mais reste le secteur qui mobilise le plus de monde dans le bassin versant d’Avaratrambolo et représente un garant de la sécurité alimentaire en milieu rural (Projet terre-tany, 1997).

Zone d’habitation

Elle se situe sur le sommet aplati du glacis d’érosion, avec l’existence de champs de culture et est constituée seulement d’infrastructures d’habitation. Ce sont des carrefours de flux de biomasse et de nutriments, et la porte d’entrée de produits d’importation.

Appréciation des dégâts actuels de l’érosion (ADAE)

L’ADAE est une méthode de terrain pour l’évaluation des dégâts visibles récents de l’érosion du sol, et d’une estimation approximative des pertes en terre dues à des rigoles et des ravins, ainsi que l’identification des causes de l’érosion pour des actions correctives (Annexe III). En fait, les pertes de sol sont évaluées par la mesure volumique des rigoles et ravins. Une séquence topologique d’érosion peut être décrite en rapport avec les conditions du terrain, les causes possibles en amont de la pente et les dégâts correspondants en aval. La séquence combinée avec les points critiques observés offre de diverses possibilités en matière de conservation des sols et de l’eau.

Indicateurs

– Perte absolue de sol (T, m 3 ), perte de sol par surface endommagée (T/Ha, m 3 /Ha) ;
– Pourcentage de surface endommagée dans le champ (%) ;
– Localisation des signes d’érosion sur le terrain (esquisse).
 Pièges à sédiments (baquets)
L’érosion du sol est mesurée au moyen de pièges à sédiments. Le sol érodé est capturé et collecté dans une construction (baquets) (fig.14 et Annexe III) pour évaluer les pertes en solsur une surface définie (Ha, région). Ces pièges sont normalement trop petits pour recevoir à la fois les pertes de sol et le ruissellement ; celui-ci est filtré et drainé hors du piège.

Utilisation des radioisotopes : Le césium-137

Cet isotope est un sous-produit issu des essais nucléaires vers les années 50 et 60, les retombées se sont survenues en 1963. Les pluies représentent les vecteurs qui ont fait entrer le césium-137 dans l’environnement terrestre. L’hémisphère Nord a une teneur importante en cet isotope étant donné que les essais s’y sont déroulés. Par conséquent, ce produit est utilisé dans le domaine de l’environnement comme marqueur d’érosion. Dans un sol non perturbé, Le césium-137 est concentré dans les premiers centimètres et diminue exponentiellement en teneur avec la profondeur. Le labour homogénéise la concentration de cet élément sur la surface cultivée. En pratique, l’échantillonnage doit être fait sur une profondeur convenable pour l’estimation de l’isotope au point de prélèvement. La perte en sol est directement proportionnelle à la réduction de l’activité spécifique du césium-137 (fig.17).

Justification du choix du modèle RUSLE

A l’issue d’un entretien avec un cadre du bureau d’études SAVAIVO, des points ont été retenus concernant d’abord le choix de la zone d’étude. Des études sur la quantification de l’érosion hydrique ont été réalisées par le Projet Terre-Tany (1994) dans le bassin du Jabo kely dont fait partie le terroir d’Avaratrambolo ssur parcelles d’érosion. Par ailleurs, cette zone présente un intérêt majeur en ce sens qu’elle nous offre une opportunité d’enrichir l’état de connaissance sur l’érosion hydrique des sols, les données sur les pertes en terres avec le concours de modèles intégrés dans un système informatique. En effet, la méthode adoptée pour notre étude est le modèle empirique USLE/RUSLE. Le module de RUSLE calcule les pertes en sol pour chaque pixel de la grille. Ce modèle a été choisi dans cette étude du fait de la facilité de calculs des facteurs, de son adaptabilité au traitement de S IG et aussi de son caractère universel. En fait, le SIG est un outil précieux pour spatialiser les risques d’érosion en prenant à la fois en compte des facteurs et des indicateurs de l’érosion. Avec ce modèle, l’érosion est une fonction multiplicative de l’érosivité des pluies et de la résistance du milieu.
Le modèle est constitué d’un ensemble de cinq sous-modèles.
Dans le paragraphe qui suit, nous allons évoquer les paramètres d’entrée du modèle RUSLE, et leurs formules de détermination respectives.

Facteur R

C’est l’indice d’agressivité climatique intéressant la durée, la hauteur et l’intensité des pluies sur des transports solides sur longue durée. La mesure de ce paramètre nécessite la connaissance de l’énergie cinétique de la pluie (E) et l’intensité moyenne en 30 minutes desgouttes de pluie de chaque averse. La formule correspondante de Wischmeier et Smith (1978) s’écrit comme suit :

Facteur C

Le facteur C permet de tenir compte du fait que les pluies agissent plus sur un sol nu que sur un sol couvert. C’est en réalité un facteur adimensionnel et que le calcul de ce facteur agronomique C est assez complexe du fait que l’érosion varie non seulement avec les cultures mais aussi, pour chaque culture, varie avec les différentes phases du cycle de développement. Cette difficulté du calcul de C a amené Wischmeier et Roose à calculer les valeurs de C à partir de leurs expériences en Afrique du Nord et Afrique de l’Ouest. Ces expériences concernant plusieurs couverts végétaux lui ont servies comme de référence pour les applications sur le terrain.
Et à Madagascar, les chercheurs ont retenu les valeurs du facteur couverture végétal de l’Afrique de l’Ouest représenté par le tableau 7 ci-après :

Descente sur terrain

La descente sur le terrain a été réalisée préférentiellement pendant la période pluvieuse (janvier-février). Les descentes sont au nombre de 04, la première descente constitue la phase de reconnaissance et les trois restantes ont été consacrées à l’étude de l’érosion hydrique de la zone d’étude.
L’observation sur le terrain consiste à la vérification des données géologiques, pédologique et géomorphologique. Les limites du bassin versant ont été également confirmées sur le terrain. Des entretiens informels ont été effectués auprès de la population locale pour compléter les enquêtes socio-économiques de Razafimahatratra (2014). En effet, le nombre de population est relatif aux activités économiques, qui sont spécifiquement des activités agricoles, mais avec des techniques agricoles inadéquates et le déboisement (fig. 29).
Ces derniers favorisent le phénomène d’érosion.
L’itinéraire adopté a permis de contourner le bassin versant et de le traverser de part en part comme dans le système de maillage (Annexe V). les moyens utilisés sur le terrain sont des carnets de terrain pour l’enregistrement des points et des commentaires pertinents le GPS pour le positionnement géographique, un appareil photo numérique pour la prise de vue, un rapporteur et un ruban métré pour la mesure de dimensions de l’érosion linéaire, , un chronomètre pour mesurer la vitesse de courant d’eau.

Elaboration des cartes thématiques

Carte du MNT

Cette étape se fait d’abord par la transformation de fichiers .tab vers fichiers shapefiles utilisables dans ArcGis , et ce grâce à l’utilisation de l’outil traducteur universel de Mapinfo (fig.20). Le processus utilise les courbes de niveau et points côtés obtenus lors de la numérisation de la carte topographique au 1/10 000 d’Avaratrambolo.

Carte géologique

Elle s’obtient après la numérisation des différentes formations et les éléments structuraux de la carte de Rantoanina en 1966 (polygones et polylignes).

Cartes de sol et d’occupation du sol

Quant à la cartographie des sols et de l’occupation du sol, les techniques de calage et de numérisation sont identiques à celle de la carte topographique mais cette fois-ci avec des objets en polygones. Les sources sont de deux sortes : la carte pédologique à échelle de 1/10000 du bassin de jabokely et l’image Google Earth d’Avaratrambolo pour représenter l’occupation du sol du bassin versant.

Cartes des paramètres du RUSLE

Pour les cartes des facteurs K, C et P, il suffit de saisir les valeurs obtenues dans les attributs des tables, et de les transformer ensuite en des cartes aux formats raster. La spatialisation de ce facteur LS comprend plusieurs étapes. Pour le facteur LS, à partir du MNT, la longueur de pente ou « flow accumulation » est calculé de manière automatique dans le module « spatial Analyst » d’ArcGis. De l’autre côté, il y a la génération de l’angle de pente sous le module « Slope ». La valeur de LS est obtenue par l’application de la formule dans le tableur « Raster calculator ».

Cartes des pertes en terres avec le module « Raster calculator »

C’est un calculateur dans « Map Algebra » qui sert à spatialiser une grandeur par jeu de combinaison de facteurs grâce à des opérateurs logiques (fig.21). Les cartes de pertes en terres sont issues des calculs en mode raster dans ce tableur

Table des matières

REMERCIEMENTS
SOMMAIRE
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION
PARTIE I : CONTEXTE DE LA ZONE D’ETUDE
1-Localisation de la zone d’étude
2-Morphométrie et hydrographie
3-Climatologie
4-Géologie
5-Topographie
6-Pédologie
7-Hydrogéologie
8-Occupation du sol sur le bassin versant d’Avaratrambolo
9-Contexte socio-économique
PARTIE II : METHODOLOGIE
1-Recherches bibliographiques
2-Descente sur terrain
3-Présentation des données
4-Traitement des données
5-Limites de l’étude
6-Validation du modèle RUSLE
PARTIE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
1-L’erosion hydrique des sols du bassin versant d’Avaratrambolo
2-Resultats de la spatialisation des paramètres l’érosion
3-Resultats des pertes en terres et discussions
4-Mesures de conservation des sols
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
TABLE DES MATIERES