Le mini-simulateur de pluie : conditions d`utilisation et principes de l
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1. tude classique On se proposait d autre part d essayer de reconstituer l ensemble des crues observ es partir des caract ristiques hydrodynamiques des sols d termin es avec le simulateur de pluie Contrairement l tude pr c dente il s agissait de reconstituer non plus la seule crue d cennale mais l ensemble des crues et donc de d terminer les r actions des sols non seulement une averse de taille importante mais pour toute la gamme des hauteurs de pluie possible De plus alors qu en zone fores ti re le ruissellement est conditionn par la nature du sol en zone sah lienne comme l ont montr les travaux des p dologues Collinet Valentin 7 9 17 il ne d pend que de l tat de surface du sol pellicule de battance Le pro tocole a t adapt en fonction de ces imp ratifs 6 2 1 Dispositif exp rimental La cartographie des bassins faite par Valentin 16 a mis en vidence les diff rentes unit s 11 pour Polaka 1 pour Jalafanka d finies non par la nature des sols mais par des facteurs susceptibles d influencer le ruissellement Chaque unit est constitu e d associations de plusieurs types de surface v g tation recouvrement sableux ou gravillonnaire pellicule indur e des regroupements entre les diff rentes unit s pouvant raisonnablement tre r alis s trois sites ont t implant s sur le bassin de Polaka et un seul sur le bassin de Jalafanka nettement plus petit et tr s ho2. s rie hydrel 14 4 pp 299 344 13 Pouyaup B CHEVALLIER P VALENTIN C 1980 Notice d utilisation de l humidim tre chocs ther miques ORSTOM Adiopodoum Multigr 16 p 6 fig 14 Torses C Ouryvarv V 1970 Les bassins repr sentatifs et exp rimentaux Guide international des pratiques en mati re de recherche Chap 4 5 1 Infiltrom tres Public UNESCO AISH pp 161 170 15 VazenTIN C Probl mes m thodologiques de la simulation de pluie Application l tude de l rodibilit des sols In Colloque sur l rosion agricole des sols en milieu temp r non m diterran en VOGT H et VOGT T dit pp 117 122 16 VazentTin C 1981 Esquisse au 1 25 000 des diff renciations morpho structurales de la surface des sols d un petit bassin versant sah lien Polaka Oursi Nord Haute Volta ORSTOM Adiopodoum Multigr 12 p 1 fig 17 VALENTIN C 1981 Organisation pelliculaires superficielles de quelques sols de r gion subd sertique Agadez R publique du Niger Th se 3 cycle Universit de Paris VII 229 p 43 fig Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 227
3. s r Hydrol vol XIX n 4 1982 207 A Casenave re 8 4 Influence de la couverture v g tale 8 5 Courbes repr sentatives d un site 8 6 Autres facteurs tudi s XI Conclusion X Bibliographie D FINITION DES PRINCIPAUX SYMBOLES UTILIS S Certaines des variables mesur es sous pluies simul es ayant t repr sent es par des abr viations diff rentes de celles employ es par Lafforgue nous donnons ci apr s les d finitions des principaux symboles utilis s dans notre texte Dr mm d tention superficielle r cup rable fraction du ruissellement mesur e apr s l arr t de la pluie Fo mm h intensit minimale d infiltration I Rx I mm h intensit de la pluie Il mm h intensit limite de ruissellement abscisse l origine des droites Rx I IK indice de l tat d humectation des sols Kru coefficient de ruissellement utile x 100 Lr Dr Kre 94 coefficient de ruissellement efficace pa 100 Li mm lame infiltr e Pu Lr Dr Lr mm lame ruissel e avant l arr t de la pluie Pe mm pluie efficace hauteur de la pluie ayant effectivement ruissel Pi mm pluie d inhibition Pu Pe Pu mm pluie utile hauteur totale de l averse Rx mm h intensit maximale de ruissellement SLi mm lame infiltr e cumul e X Li SLr mm lame ruissel e cumul e Z Lr Sp mm lame utile cumul e Pu ta h mn temps de ressuyage temps s parant la
4. s ne doivent pas tre boug s aussi est il n cessaire de construire autant de cadres que de parcelles tudier lors d une campagne 12 15 ce qui ne doit pas poser de probl mes tant donn le faible co t d un cadre 3 2 MISE EN PLACE DE LA CUVE La cuve recueillant le ruissellement est install e dans une petite fosse de 50 cm de profondeur sur 40 cm de diam tre les pieds de l appareil reposant sur un replat am nag 12 cm de profondeur A l origine cette fosse tait creus e l aval imm diat de la parcelle Sur certains sols o les premiers horizons taient tr s poreux nous avons connu des probl mes du fait de cette disposition l eau infiltr e dans la parcelle passant tr s rapidement dans cette fosse L tat d humectation des horizons superficiels tait du fait de ce soutirage bien inf rieur ce qu il aurait t dans des conditions naturelles Pour liminer cet inconv nient la goulotte joignant le cadre la cuve a t allon g e la cuve tant d sormais install e 1 m en aval de la parcelle Afin d viter les blocages ou les frottements intem pestifs lors de l enregistrement il est important de s assurer de l horizontalit du limnigraphe Les limnigraphes utilis s n tant pas pourvus de dispositifs de retournement ne permettent que l enregistrement d une lame ruissel e limit e 35 mm pour le OTT et 25 mm pour le SEBA ce qui oblige pour les sols fort coefficie
5. tudi permet de d terminer les grands types de sols repr sent s sur ce bassin Des mesures sont effectu es sur un site repr sentatif de chacun de ces diff rents sols Chaque site est g n ralement quip de quatre parcelles Sur trois de ces parcelles la v g tation naturelle est conserv e pendant une partie des pluies le terme v g tation ne recouvre bien videmment que la strate herbac e l exclusion des arbres La quatri me parcelle est tudi e sur sol nu Par sol nu nous entendons un sol o la basse v g tation a t coup e au ciseau au ras du sol et o les feuilles mortes non d compos es ont t enlev es sans toucher la liti re afin de ne pas bouleverser la structure superficielle du sol 6 1 2 Protocole des mesures Le premier protocole adopt dans le cadre de cette tude peut tre sch matis de la mani re suivante pour un site comportant 4 parcelles Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 215 A Casenave TABLEAU 1 Jours Parcelle 1 Parcelle 2 Temps IK Parcelle 3 Parcelle 4 Temps IK sol nu v g tation ressuyage v g tation v g tation ressuyage J Pluie de type A co 0 J 1 A 24 h 54 6 J 2 24h 87 7 J 3 A co 0 J 4 48 h 65 4 J 5 24 h 94 2 B B 30 mn 182 3 J 6 B B 72 b 20 1 B B 30 mn 66 9 B B 30 mn 113 2 J 15 B B 240 h 1 6 B B 30 mn 47 1 La notation pour le temps de ressuyage veut dire que l
6. y 30 5 8 e 3 50 4 R A 50 8 L7 t 35 3 4 K 8 7 t 7 LIK 100 200 Lr m m 100 Pu 100 mm 2 4 75 3 2 50 A 50 3 2 iK 100 200 222 P2 V getation Pu 100 mm 75 50 100 200 P4 4 Puz 00 mm IK 100 200 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie 8 2 RELATIONS LAME RUISSEL E PLUIE UTILE HUMIDIT DU SOL Le report des valeurs relatives toutes les pluies d une m me parcelle permet de tracer un faisceau de droites Lr Pu et Rx I chacune des droites correspondant une valeur de IK diff rente fig 6 Du faisceau des droites Lr Pu on extrait les valeurs de la lame ruissel e pour un certain nombre de valeurs de Pu en pratique nous avons utilis dans les diff rents rapports sur l tude des crues d cennales les valeurs de Lr pour Pu 100 75 et 50 mm et ceci pour les diff rentes valeurs de IK correspondant chacune des pluies Ces valeurs de Lr 100 Lr 75 et Lr 50 sont report es en fonction de l indice d humidit correspondant On obtient ainsi pour chaque parcelle les courbes repr sentatives des variations de la lame ruissel e en fonction de l tat d humectation du sol pour un certain nombre de valeurs de la pluie utile fig 7 On proc de de mani re similaire pour tracer les courbes Rx I IK Ce sont ces courbes qui serviront de base toute l interpr tation 8 3 INFLUENCE DE L H T ROG N IT DU S
7. des parcelles par les animaux en les entourant de barbel s 30 Pluies naturelles o gt Energie cinatique ljoulas mm m2 50 100 intensit de pluie mm h Fig 2 Comparaison des nergies cin tiques des pluies naturelles Abidjan et simul es 210 Cak ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie La parcelle est enfonc e la masse l aide d un cadre renforc de mani re mettre la corni re d arr t et la ligne de trous au niveau de la surface du sol Une petite rigole doit tre am nag e sous la goutti re r ceptrice du ruissellement En zone foresti re o l enfoncement du cadre peut tre assez difficile du fait des petites racines ou des horizons gravillonnaires il est recommand de faire monter 2 man uvres sur le cadre renforc ce qui vite les vibra tions de la t le au moment o lon frappe le cadre avec la masse Ces vibrations ayant pour cons quence d largir le passage de la t le dans le sol peuvent cr er des zones d infiltration privil gi es le long des bordures En zone de savane o il importe de ne pas d truire les organisations pelliculaires de surface lors de la mise en place du cadre on pratique une incision dans le sol aux dimensions du cadre de quelques centim tres de profondeur Une fois le cadre install on verse du goudron fondu le long des bordures afin d assurer l tanch it Les cadres une fois install
8. fin d une averse du d but de l averse suivante I INTRODUCTION En 1977 pour r pondre une demande du Comit interafricain d Etudes Hydrauliques le laboratoire d Hydro logie d Adiopodoum entreprenait une tude du ruissellement en zone foresti re Un des buts principaux de cette tude tait la d termination des caract ristiques hydrodynamiques des diff rents sols forestiers Pour ce faire nous avons utilis le mini simulateur de pluie dont un premier prototype venait d tre construit au laboratoire de p do logie exp rimentale d Adiopodoum La construction et la mise au point de cet appareil a d j fait l objet d un rapport de Asseline et Valentin 2 Depuis cette poque de nombreuses am liorations ont t apport es au proto type initial tant par N Guiguen que par J Asseline Les plans de lappareil dans sa version actuelle ont t publi s dans un nouveau rapport de Asseline 1 A l heure actuelle il existe deux mini simulateurs en C te d Ivoire un en Haute Volta un au Cameroun et deux autres sont en cours de construction au Togo et au Congo La multiplication des utilisateurs potentiels de cette nouvelle technique nous a incit crire ce mode d emploi afin de les faire b n ficier de l exp rience acquise en C te d Ivoire au cours de ces cinq derni res ann es 208 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie II RAPPEL DU PRINCIPE DE L APPARE
9. intensit sans inter ruption de l averse Cette facult permet de r duire de fa on importante le nombre de pluies n cessaire au test d un sol puisqu une seule averse comportant plusieurs intensit s suffit d terminer les relations Lr Pu et Rx I ou Fn 1 Nous pr sentons titre d exemple de ce type de pluie simul e celle du 31 01 1979 sur la parcelle 10 du bassin de Ta La forme de cette pluie tait la suivante 140 mm h pendant 15 minutes 100 mm h pendant 15 minutes uis des intensit s de 80 60 et 40 mm h chacune pendant 10 minutes les changements d intensit tant fait sans arr t de la pluie Nous avons reproduit sur la figure 4 le hy togramme de cette averse l hydrogramme r sultant ainsi que les relations Lr Pu Rx et Fn en fonction de I que l on peut tirer de ce type de pluie A Paide d une seule averse on d termine les relations Lr 0 88 Pu 3 17 Rx 0 90 I 3 61 et comme Fn I Rx En 0 10 I 3 61 L abscisse l origine de la droite Rx I I1 4 0 mm h repr sente une intensit limite au dessous de laquelle il est impossible d obtenir un ruissellement Cette intensit limite est rapprocher de celle utilis e pour d finir la pluie utile dans les tudes de bassin repr sentatif Ces quations et cette intensit limite ne sont bien s r valables que pour un tat d humectation du sol et de la v g tation donn On voit cependant qu il suffit en partant d un
10. plus complet s rie des pluies A et B mais peut tre partiellement appliqu e aux autres protocoles 8 1 DONN ES DE BASE On trouvera titre d exemple l enregistrement correspondant la pluie du 25 01 1979 sur la parcelle 1 de Ta reproduit sur la figure 5 La pluie simul e est une pluie de type du 17 protocole d but de l averse par linten sit de 140 mm h Outre les intensit s de ruissellement permettant de tracer l hydrogramme on peut extraire de 220 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie Parcelle 1 40 Fig 5 R x mm h gt Les 3 3 pr N pluie IK 179 100 g 90 5 92 3 8 67 4 55 2 34 1 B 50 50 7 2 1 7 0 3 50 100 I 50 100 Pu mm h mm Fig 6 Bassin de Ta parcelle 1 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 221 A Casenave cette courbe les valeurs de la lame ruissel e correspondant diff rentes valeurs de la pluie utile en pratique on d pouille les valeurs de Lr toutes les 5 minutes ainsi que les valeurs des intensit s maximales de ruissellement cor respondant aux cinq intensit s de pluie partir de ces donn es on peut tracer les droites Lr Pu et Rx I rela tives cette averse pour laquelle l tat d humectation du sol avant la pluie correspond un indice IK de 34 100 50 5 Lr 190 50 Fig 7 Tat site I Pi a P2 Sol nu Lr m mm 100 Puz 100mm eia 5 3 fa s 75
11. sol sec de saturer progressivement le sol en simulant plusieurs averses sur la m me parcelle pour tudier l volution des droites Lr Pu Rx I et de Il en fonction de l tat d humectation du sol De m me en faisant cette s rie de pluies les m mes jours sur deux parcelles situ es proximit l une de l autre l une d nud e l autre sous couverture v g tale il est possible de d terminer l influence de la v g tation sur ces diff rentes relations Il faut cependant pr voir dans le protocole une derni re s rie de pluies sur les deux parcelles d nud es afin de chiffrer l influence de l h t rog n it du sol Les pluies inten sit variable permettent donc de tester de fa on relativement compl te un sol avec un nombre de pluies limit Pour ce qui est de la forme et du nombre des pluies nous avons essay de respecter dans les protocoles les principes sulvants Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 213 A Casenave a ea a R G Lr mm 100 50 RX FN 50 100 Pu mm nur E 8 100 E I 140 er f en H Rx 122 7 50 i T 100 100 SE Rx 87 1 I 80 oi Rx 68 8 1 60 JL ax 501 50 IT 4 I i l 5 15 30 40 50 60 temps mn Fig 4 Exemple de pluie intensit variable Ta site HII parcelle 10 pluie du 31 01 79 214 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1
12. valeurs de Lr extraites des courbes Lr Pu IK sur sol nu des quatre parcelles du site Ces courbes repr sentatives du site sur sol nu affect es de l influence de la v g tation permettent de tracer les courbes repr sentatives du site sous v g tation fig 9 Tout ce qui vient d tre dit propos de lames ruissel es s applique aux intensit s maximales de ruissellement partir des courbes Rx I IK des diff rentes parcelles on peut mettre en vidence l influence de la v g tation et de l h t rog n it du sol sur l intensit maximale de ruissellement et tracer des courbes Rx I IK repr sentatives d un type de sol sous v g tation ou sur sol nu Une m thode similaire trac de courbes Lr Pu IK et Rx 1 IK de chaque parcelle a t utilis e en zone sah lienne OURSTI pour caract riser non plus un type de sol mais un tat de surface 8 6 AUTRES FACTEURS TUDI S Les pluies simul es permettent en plus des variations de la lame ruissel e et de l intensit maximale de ruisselle ment l tude d un certain nombre d autres facteurs caract ristiques des r actions d un sol ou d un tat de surface une pr cipitation 8 6 1 Pluie d imbibition La hauteur de la pluie d imbibition pluie tombant avant le d clenchement du ruissellement est mesur e chacune des pluies simul es et ceci sur sol nu ou sous v g tation partir de ces valeurs il est possible de tracer les c
13. 982 Le mini simulateur de pluie averse pointe d intensit unique la taille de la pluie ne doit pas d passer soit la hauteur de la pluie journali re de fr quence annuelle soit la hauteur de fr quence d cennale le total des pluies sur une parcelle ne doit pas exc der la valeur moyenne de la pluviom trie annuelle les composantes intensit dur e fr quence doivent respecter celles commun ment admises pour la r gion VI DISPOSITIF EXP RIMENTAL ET PROTOCOLE DE MESURE On consid re g n ralement que les principaux facteurs influen ant le ruissellement outre l intensit et la dur e de l averse sont la nature du sol l tat d humectation initial du sol la pente et la couverture v g tale La premi re campagne de mesure du ruissellement sous pluie simul e effectu e en 1977 sur le bassin du Manso C te d Ivoire a permis de montrer que sur des parcelles de 1 m tre de long la pente n avait pas d influence sensible sur le ruissel lement mais que par contre il tait n cessaire de prendre en compte le facteur h t rog n it du sol des parcelles situ es proximit imm diate les unes des autres sur un m me type de sol ayant donn des ruissellements tr s diff rents tous les autres facteurs tant gaux par ailleurs Le dispositif exp rimental et le protocole des mesures doivent permettre de caract riser avec le minimum de pluies le r le de chacun de ces facteurs susceptib
14. CONCLUSION UTILISATION DU MINI SIMULATEUR Cinq ann es d utilisation intensive du mini simulateur nous permettent d afirmer que ce dispositif peu on reux l ger et maniable avec lequel il est possible de d terminer de fa on relativement compl te et rapide les caract ris tiques hydrodynamiques des diff rents types de sol ou d tat de surface peut tre tr s utile dans un certain nombre d tudes hydrologiques Alors que le grand simulateur nous para t tre avant tout destin aux tudes d rosion les principales voies de recherche l aide du mini simulateur nous semblent tre les suivantes sans qu il existe de solution de continuit entre ces diff rentes voies qui forment un tout Etude des crues d cennales des petits bassins Cette tude initialis e en C te d Ivoire pour la zone foresti re et dont les r sultats sont prometteurs doit tre poursuivie et tendue g ographiquement afin de v rifier la validit des relations obtenues et leur domaine d applica tion Faisant suite celles de C te d Ivoire des mesures ont t entreprises dans ce sens au Cameroun et devraient d buter en 1983 au Congo Les tudes des bassins d Oursi ou de Binde Haute Volta montrent qu il semble gale ment possible en zone sah lienne de reconstituer la crue d cennale des petits bassins partir des mesures au mini simulateur Toutefois cette reconstitution n cessite l heure actuelle un calage partir
15. IL Le mini simulateur est constitu d un syst me d arrosage fix au sommet d une tour en forme de tronc de pyra mide de 3 5 m tres de haut fig 1 Cette tour permet la fixation d une b che destin e isoler la parcelle de l action du vent Le syst me d arrosage est constitu d un gicleur calibr mont sur un bras mobile et aliment en eau d bit constant par une motopompe Un mouvement de balancement est imprim au gicleur par un moteur Un syst me de bras de levier r glable permet en faisant varier l angle de balancement de modifier la surface arros e au sol et par l l intensit sur la parcelle de un m tre carr tudi e dans une gamme comprise entre 30 et 150 mm h L ensemble du m canisme de balancement est mont sur un axe permettant de centrer le gicleur sur laxe de la parcelle Un manom tre install au sommet de la tour permet de contr ler la pression d admission de l eau au gicleur et donc la constance du d bit La parcelle tudi e 1 m est limit e par un cadre m tallique enfonc dans le sol d environ 5 cm La face aval du cadre est per e de trous au ras du sol et est munie d un canal collecteur qui recueille le ruissellement Ce canal d bouche dans une cuve calibr e de fa on donner une l vation de 1 cm d eau dans la cuve pour une lame ruissel e de 1 mm Cette cuve est surmont e d un limnigraphe OTT type 20 000 ou SEBA type ALPHA U modifi Ces limnigrap
16. Le mini simulateur de pluie Conditions d utilisation et principes de l interpr tation des mesures R SUM A CASENAVE Charg de recherches PORSTOM Centre d Adiopodoum C te d Ivoire Dans cet article l auteur apr s un bref rappel des principes du mini simulateur de pluie r cemment mis au point en C te d Ivoire d finit le mode d emploi de cet appareil ainsi que la m thode utilis e pour l interpr tation des donn es obtenues sous pluies simul es ABSTRACT The small rain simulator conditions of use and guidelines for data analysis After a short recall of the principles of the small rain simulator recently built in Ivory Coast the author defines guidelines for using this device and method of data analysis SOMMAIRE I Introduction IT Rappel du principe de l appareil III Quelques conseils pratiques d utilisation 3 1 Mise en place de la parcelle 3 2 Mise en place de la cuve 3 3 Mise en place de la tour 3 4 R glage des intensit s IV D termination des emplacements de mesure V Forme de la pluie VI Dispositif exp rimental et protocole de mesure 6 1 Etude des crues d cennales en zone foresti re 6 2 Etude de la Mare d Oursi VII Mesure de l humidit du sol VIII Principes de l interpr tation des mesures 8 1 Donn es de base 8 2 Relations lame ruissel e pluie utile humidit du sol 8 3 Influence de l h t rog n it du sol sur le ruissellement Cah ORSTOM
17. OL SUR LE RUISSELLEMENT Les droites Lr Pa correspondant aux pluies B ou aux pluies du second protocole permettent de tracer pour chaque parcelle les courbes Lr Pu IK sur sol nu La comparaison de ces courbes entre elles permet de d ter miner le r le de l h t rog n it du sol Pour chacune des parcelles des courbes Lr Pu IK on extrait les valeurs de la lame ruissel e pour un certain nombre de valeurs de IK et ceci pour Pu 100 75 et 50 mm On corr le ensuite ces valeurs entre elles afin de tracer les courbes repr sentatives de l influence de l h t rog n it du sol sur le ruissel lement fig 8 8 4 INFLUENCE DE LA COUVERTURE V G TALE La m me m thode est utilis e pour mettre en vidence l influence de la v g tation La s rie des pluies A sur la parcelle d nud e et sur la parcelle avec v g tation permet de tracer les courbes Lr Pu IK valables sur sol nu et sous v g tation Apr s correction ventuelle de l effet de l h t rog n it du sol entre ces deux parcelles on peut corr ler les valeurs de Lr correspondant un certain nombre de valeurs de IK pour Pu 100 75 et 50 mm extraites des courbes Lr Pu IK On obtient ainsi une s rie de courbes traduisant l influence de la couverture v g tale sur le ruissellement fig 8 8 5 COURBES REPR SENTATIVES D UN SITE Les courbes repr sentatives du site et donc du type de sol test sont trac es partir des m dianes des
18. cadre des tudes de ruissellement le probl me de l nergie cin tique des gouttes de pluie soit moins crucial que pour les tudes d rosion il importe cependant de ne pas le n gliger particuli rement en zone de savane o cette nergie a pour cons quence la formation de pellicules de battance dont l influence sur le ruisselle ment est consid rable Il importe donc que le gicleur choisi permette la constitution de gouttes de pluie dont l ner gie cin tique soit voisine de celle des pluies naturelles C Valentin dans un article d j cit 2 a fait l tude d taill e de ce probl me et a montr que l nergie cin tique des pluies du mini simulateur est tout fait semblable celle des pluies naturelles fig 2 HI QUELQUES CONSEILS PRATIQUES D UTILISATION 3 1 MISE EN PLACE DE LA PARCELLE La mise en place du cadre de un m tre carr ne pose en principe aucun probl me il est bon cependant de prendre quelques pr cautions On doit d terminer de fa on assez pr cise la pente du sol ce qui pour les faibles pentes n est pas toujours vident afin de placer le c t trou du cadre rigoureusement en aval En g n ral l emploi d un niveau bulle de ma on est suffisant Il est bien vident que l on vite de pi tiner la surface tudier et la surface de garde lors de la mise en place du cadre De m me il n est pas inutile particuli rement en zone de savane de se pr munir contre le pi tinement
19. de valeurs observ es pour d terminer un facteur d chelle qui semble tre fonction principalement de la taille du bassin Nous esp rons cepen dant lorsque les tudes seront plus avanc es pouvoir viter cette phase de calage et passer directement des mesures au mini simulateur au calcul de la crue d cennale Le but de ce type d tude est avant tout pratique et doit tre de substituer aux mesures classiques sur bassin repr sentatif des campagnes de simulation beaucoup plus rapides et nettement moins on reuses Etude de la gen se des crues La d termination l aide du simulateur des caract ristiques hydrodynamiques des diff rents types de sols doit permettre de mieux comprendre comment se fait la composition des coulements des diff rentes zones d un bassin et par l de mieux cerner le processus de gen se des crues Etude des relations entre les caract ristiques physico chimiques des sols et l infiltration La plupart des cartes p dologiques bas es sur des crit res p dog n tiques ne permettent pas d appr cier la perm abilit globale d un bassin et ne sont donc que de peu d utilit aux hydrologues Il n est pas sans int r t de chercher quelles sont les caract ristiques physico chimiques des sols influen ant l infiltration La prise en compte de ces caract ristiques dans la technique de cartographie mise au point par les p dologues de l ORSTOM en Guyane courbes d iso diff renciati
20. e neutrons est tr s difficile avec en plus l inconv nient pour la m thode neutronique de ne pas donner de r sultats fiables dans les vingt premiers centim tres du sol L implantation des sondes de chocs thermiques y est rendu tr s difficile par les gravillons la mesure tant tr s sensible la distance s parant les deux sondes De plus cette m thode ne permet qu une mesure ponctuelle de l humidit de la terre emballant les gravillons qui peuvent repr senter 60 80 du volume de l horizon qui n est pas repr sentative de l tat d humectation de l horizon Pour ce qui est de la m thode gravim trique il s av re tr s difficile de prendre la tari re des chantillons repr sentatifs dans les horizons super ficiels ou gravillonnaires l humidit mesur e d pendant beaucoup du taux de gravillons ou de la quantit de mati re organique contenue dans l chantillon Bien que nous ayons toujours fait au moins trois pr l vements par niveau afin d augmenter la repr sentativit des mesures en consid rant la m diane de ces valeurs nous avons tr s souvent obtenu des r sultats aberrants Cette quasi impossibilit de mesurer dans tous les cas l humidit du sol nous a incit chiffrer l tat d humectation par un indice pluviom trique qui tienne compte de la hauteur des pluies et de leur r partition dans le temps Cet indice a de plus l avantage de pouvoir tre calcul partir d une s rie pluvi
21. e consid r e alors qu un coefficient faible augmente l importance du total cumul des pr ci pitations la valeur de g permettant le meilleur ajustement est fonction de la vitesse de ressuyage du sol Malgr cette possibilit qui n cessite cependant des moyens de calcul automatique la d termination de la valeur optimale de ne pouvant se faire que par it rations successives nous avons opt provisoirement pour le premier terme de l alternative en utilisant une valeur de de 0 5 pour tous les sols tudi s valeur qui a galement t utilis e par Chevallier dans le cadre de l tude d Oursi Il faut noter qu une valeur de IK 90 correspond une humectation du sol tr s forte puisqu elle repr sente l humidit du sol 24 heures apr s deux pluies de 97 mm s par es de 24 heures ce qui constitue m me en zone qua toriale un pisode pluvieux d j exceptionnel La valeur de l humectation des sols au milieu de la saison des pluies qui est g n ralement utilis e pour le calcul de la crue d cennale correspond en zone foresti re une valeur de IK de l ordre de 50 et en zone sah lienne de l ordre de 10 VIII PRINCIPES DE L INTERPR TATION DES MESURES Nous allons d velopper partir de quelques exemples extraits pour la plupart de l tude des crues d cennales en zone foresti re la m thode utilis e pour l interpr tation des mesures Elle concerne les r sultats du 1 protocole
22. e temps s parant la pluie consid r e de la pluie pr c dente est suffisam ment long pour que l indice IK s annulle IK est un indice pluviom trique dont le mode de calcul sera explicit ult rieurement Afin de partir d un sol initialement tr s sec les mesures sont effectu es au cours de la saison s che En zone foresti re des pluies naturelles peuvent cependant avoir lieu pendant la p riode des mesures Pour viter leur influence les parcelles sont couvertes avec des b ches en plastique d faut de couverture la hauteur de la pluie naturelle est prise en compte dans le calcul de IK et les temps d arr t entre les pluies simul es sont adapt s de fa on obtenir des valeurs de IK proches de celles du protocole th orique Lors des deux premi res campagnes la pluie de type pr sentait la succession des intensit s suivantes 140 mm h pendant 15 minutes 100 mm h pendant 15 minutes 80 mm h pendant 10 minutes 60 mm h pendant 10 minutes 40 mm h pendant 10 minutes Soit une pluie de 90 mm en 1 heure Afin de mieux respecter la forme des pluies naturelles pour les campagnes suivantes une partie pr liminaire a t ajout e cette pluie qui d bute par 10 minutes 40 mm h les autres intensit s tant inchang es ce qui repr sente une pluie de 96 7 mm en 1 h 10 mn La pluie de type B est une succession d une intensit de 140 mm h pendant 15 minutes puis 50 mm h pendant 15 minutes soit une pluie de 30 min
23. ed pour obtenir l horizontalit De m me une fois l appareil mis de niveau et centr on mat rialise emplacement des pieds par des petits piquets Ces pr cautions permettent d viter les t tonnements et de refaire les r glages tr s rapidement apr s chaque d placement de l appareil Afin de neutraliser les effets du vent des b ches sont fr quemment fix es sur la tour qui doit alors tre hau ban e Pour viter que les pieds ne se tordent ou ne cassent les haubans doivent tre fix s non au sommet de la tour mais au milieu de la hauteur des barres transversales L appareil ayant une f cheuse propension s envoler du fait de la surface importante offerte au vent par les b ches nous conseillons de ne pas la sser celles ci mont es sur l appare l en dehors des p riodes de pluie 3 4 R GLAGE DES INTENSIT S Le bras de levier faisant varier l angle de balancement est r gl l aide d une tige filet e Le nombre de tours de cette tige est indiqu par un compteur chiffre sautant L talonnage de l appareil est fait en corr lant les Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 211 A Casenave nombres de tours de la tige aux intensit s correspondantes Les mesures d intensit sont faites avec un bac en t le de 1 m pos sur le cadre limitant la parcelle L eau qui ruisselle sur ce bac est recueillie dans la cuve L intensit de la pluie est donn e avec une tr s bonne pr cisio
24. hes grande vitesse d avancement permettent d enregistrer les volumes ruissel s avec une excellente pr cision puisqu il est possible d appr cier les temps 10 secondes pr s et les lames ruissel es 0 1 mm pr s Moteur d essuie glace p hsa gt Pa aA E AN i R glage de l inclinaison J gicleur Da R glage des TN a Intensit s Tube de sonde Manom tre 3 50 m neutronique Batterie 12V t Tube de protection Dispositif ps Re d enregistrement EX ms EE a 1m 11 1 LA t z E Cuve r ceptric SE a EST IQ Echelle de comptage k Pompe R servoir d eau Fig 1 Sch ma du mini simulateur Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 209 A Casenave Un tube pour mesures neutroniques de l humidit du sol est g n ralement implant environ 10 cm l amont de la parcelle Un tube de protection coud permet de faire des mesures non seulement avant et apr s mais ga lement au cours de la pluie Ces mesures neutroniques sont doubl es de mesures gravim triques pr l vements de la tari re plusieurs reprises un dispositif de mesure de l humidit par chocs thermiques a t galement utilis soit pour pallier les d ficiences de la m thode neutronique dans les sols gravillonnaires o l implantation d un tube est tr s difficile soit comme relais des mesures de sonde neutrons dans les vingt premiers centim tres du sol Bien que dans le
25. iale ment tr s sec la premi re pluie est une averse intensit constante 60 mm h qui est poursuivie jusqu l apparition du ruissellement avec une dur e minimum de 30 minutes La succession des pluies qui est identique sur chacune des parcelles peut tre sch matis e de la fa on suivante dans le tableau 3 TABLEAU 3 N pluie Temps ressuyage ta Dur e Intensit Total pluie IK h mn mm h mm 1 infini 30 60 30 0 0 2 14 10 60 10 100 22 4 10 80 10 40 46 7 3 22 10 60 43 7 1 10 100 52 6 0 5 10 80 68 6 0 25 10 40 46 7 81 5 4 53 100 10 60 20 5 10 100 avec ta 70 10 80 10 40 46 7 5 36 30 60 31 7 10 120 10 100 10 80 15 40 90 0 6 environ 350 30 60 0 3 10 120 28 3 1 10 100 47 3 0 5 10 80 63 3 0 25 15 40 90 0 76 2 Les pluies 3 et 6 qui sont hach es par des temps d arr t tr s brefs entre les diff rentes intensit s avaient pour but de multiplier les valeurs de la pluie d imbibition pour le maximum d tats d humectation du sol diff rents Elles ont par contre l inconv nient de ne permettre que le trac de courbes Lr Pu tr s r duites et rendent impos 218 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie sible le trac des droites Rx I L exp rience ayant montr que 6 valeurs de la pluie d imbibition suffisaient large ment pour tracer les courbes de variation de cette pluie ce type de pluie a t abandonn et remplac par des averses conti
26. les des bassins n ayant fait l objet d aucune tude parti culi re ces mod les n cessitant un calage partir des valeurs r ellement observ es ce qui suppose souvent plusieurs ann es d tudes de terrain intensives Une des voies de recherche les plus importantes du simulateur nous para t tre d essayer de caler ces mod les uniquement partir des caract ristiques mesur es avec le simulateur ce qui r dui rait les mesures de terrain 1 ou 2 mois et permettrait une utilisation beaucoup plus tendue de ces mod les Afin d illustrer les possibilit s de cette nouvelle technique on trouvera dans les articles suivants de ce cahier deux exemples des r sultats obtenus dans le cadre d tudes r alis es l aide du mini simulateur X BIBLIOGRAPHIE 1 CE J 1981 Notice technique Construction d un infiltrom tre aspersion ORSTOM Adiopodoum 26 p 30 fig 2 AsseziNE J VALENTIN C Construction et mise au point d un infiltrom tre aspersion Cah ORSTOM s rie Hydrol 15 4 pp 321 349 3 BertTranD R B Parr J FE 1960 D velopment of a portable sprinkling infiltrometer Trans of Tth Intern Cong of Soil Sci Madison VI 4 pp 433 440 4 CASENAVE A 1981 Etude des crues d cennales des petits bassins forestiers en Afrique Tropicale Rapport final ORSTOM CIEH Abidjan Multigr 65 p 6 fig 5 CHEVALLIER P 1982 Simulation de pluie sur de
27. les d in fluencer le ruissellement Il n est pas possible de d finir un protocole standard celui ci devant tre adapt en fonction des diff rents probl mes tudi s Nous nous contenterons de donner deux exemples de protocole mis au point par les quipes utilisant le mini simulateur la premi re en C te d Ivoire dans le cadre de l tude des crues d cennales des petits bassins en zone foresti re Casenave Guiguen Simon la seconde en Haute Volta pour l tude des bassins de la mare d Oursi Chevallier 6 1 ETUDE DES CRUES D CENNALES EN ZONE FORESTI RE Les tudes pr c dentes en zone foresti re ont montr les limites de la classification p dologique usuelle qui ne permet pas de pr voir le comportement des diff rents types de sols forestiers lors d un pisode pluvieux et mis en vidence l impossibilit de classer un bassin dans une cat gorie d aptitude au ruissellement en chiffrant sa perm abi lit globale partir de crit res p dologiques classiques Des campagnes de mesures sous pluies simul es ont donc t entreprises afin de mieux d finir les caract ristiques hydrodynamiques des diff rents sols forestiers Le dispositif exp rimental et le protocole des mesures devaient permettre de chiffrer l influence des principaux facteurs num r s au d but de ce paragraphe intervenant dans les processus de ruissellement 6 1 1 Dispositif exp rimental Une reconnaissance p dologique du bassin
28. mm par le mini simulateur n ait aucune commune mesure avec celui du grand simulateur il n est toutefois pas toujours facile particuli rement en zone sah lienne de trouver en saison s che les 1 200 1 500 litres n cessaires deux pluies journali res Si l on peut toujours aller chercher au loin cette eau l id al tant d avoir un v hicule avec un chauffeur charg de cette corv e il est bien vident qu entre des sites pr sentant les m mes caract ris tiques p dologiques et galement accessibles on choisit le plus proche du point de ravitaillement en eau Enfin le dernier crit re du choix pente du sol mod r e est impos par une des limites du mini simulateur qui ne peut malgr ses pieds r glables en hauteur que difficilement travailler sur des pentes sup rieures 30 Bien que nous ayons utilis le mini simulateur sur des pentes de l ordre de 40 pour tester le bassin d Ottotomo Came roun en rajoutant des rallonges aux pieds il s agit l de conditions extr mes qui compliquent norm ment le travail V FORME DE LA PLUIE Lors d une pluie simul e on enregistre la courbe des volumes ruissel s cumul s Les variations de pente de cette courbe permettent le calcul des d bits de ruissellement instantan s qui peuvent tre report s en fonction du temps pour dessiner l hydrogramme de ruissellement En pratique les hydrogrammes sont repr sent s de la mani re sui vante en abscisse so
29. mog ne Chacun des sites comportait trois parcelles repr sentatives d tats de surface diff rents dont la description sch matique est donn e ci apr s Bassin de Polaka Sitel Parcelle Ax v g tation gramin es sur pandage sableux Parcelle Ay sol nu avec produits grossiers de d mant lement de cuirasse Parcelle Az sol nu avec pellicule indur e Site II Parcelle Bx v g tation et recouvrement sableux Parcelle By Bz pandage gravillonnaire Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 217 A Casenave Site III Parcelle Cx v g tation et pandage sableux Parcelle Cy pandage gravillonnaire avec gravillons plus fins que sur le site IT Parcelle Cz traitement standard labour sur 10 cm de profondeur et ratissage de la surface Ce traitement a pour but de mettre en vidence la vitesse de reconstitution des pellicules de battance Bassin de Jalafanka Parcelle Dx gramin es sur pellicule indur e Parcelle Dy sol nu avec pellicule indur e intacte Parcelle Dz sol nu avec pellicule desquam e 6 2 2 Protocole des mesures La forme des pluies a t d termin e en tenant compte de la hauteur de pluie journali re de fr quence annuelle 45 7 mm ou d cennale 73 2 mm ainsi que des relations intensit dur e fr quence du poste pluviographique de la station m t orologique de Jalafanka Afin de d terminer la hauteur de la pluie d imbibition sur un sol init
30. n par la pente de la droite des volumes ruissel s cumul s enregis tr e Bien que l appareil soit talonn il est n cessaire de contr ler avant chaque pluie les r glages des intensit s car celles ci peuvent varier l g rement en fonction de la position de l appareil centrage du jet hauteur du gicleur ou de la pression d admission d eau au gicleur les manom tres que nous utilisons tant sensibles la pression atmos ph rique le r glage de la pression de l eau peut varier d un jour l autre ou en fonction de l altitude Pour faire ces r glages nous tra ons sur le diagramme d enregistrement les droites repr sentant les intensit s cherch es On r gle l apparei l au nombre de tours th orique correspondant l intensit que l on veut obtenir puis on augmente ou on diminue le nombre de tours de fa on ce que la plume suive la droite On note le nombre de tours correspondant qui sera celui utilis au cours de la pluie Avec un peu d entra nement le r glage de cinq intensit s peut se faire en une dizaine de minutes Les mesures de l humidit du sol se faisant l int rieur de l anneau de garde celui ci est couvert pendant les r glages d intensit par des b ches IV D TERMINATION DES EMPLACEMENTS DE MESURE Le choix des emplacements de mesure est fonction de plusieurs crit res Le premier et le plus important de ces crit res est bien videmment p dologique nature du sol ou
31. nt de ruissellement vidanger la cuve au cours de la pluie Pour ce faire la cuve est quip e d une vanne rapide et est reli e une moto pompe qui assure la vidange en environ 30 secondes Pour reconstituer la lame ruissel e correspondant cette p riode de vidange on prolonge sur l enregistrement la courbe des volumes ruissel s cumul s d une longueur quivalente au temps de la vidange et avec une pente interm diaire entre celles enregistr es avant et apr s la vidange pour viter cette ambigu t il est recommand d effectuer la vidange dans la mesure du possible au cours d un palier de ruissellement o la pente est constante 3 3 MISE EN PLACE DE LA TOUR Lors de la mise en place de la tour il faut veiller au centrage du gicleur sur la parcelle afin d avoir un anneau de garde suffisant quelle que soit l intensit de la pluie Pour cela le moyen le plus pratique consiste attacher deux ficelles en diagonale entre les pieds de l appareil et d placer celui ci jusqu ce que ces ficelles soient superpos es aux diagonales du cadre limitant la parcelle Pour compenser la pente du terrain les pieds de l apparei l sont r glables en hauteur afin que le sommet de la tour soit horizontal Chaque pied tant num rot lors de la premi re installa tion de la tour on note sur un croquis la position des pieds par rapport la parcelle ainsi que le nombre de trous sortis sur la partie inf rieure de chaque pi
32. nt port s les temps en minutes avec pour origine l heure de d but de la pluie et en ordonn e les intensit s de la pluie I du ruissellement R et de l infiltration F exprim s en mm h Pour une pluie intensit constante on obtient un hydrogramme dont l aspect est voisin de celui de l hydrogramme th orique reproduit sur la figure 3 Nous ne reviendrons pas sur l analyse des quatre phases constituant cet hydrogramme phase d imbibi 212 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie let R mm h ti Fig 3 Hydrogramme th orique de ruissellement sous averse d intensit constante tion phase transitoire palier de ruissellement et phase de vidange qui a t faite par Lafforgue 12 Notons que si une pluie intensit constante permet de d terminer la courbe de variation de la lame ruissel e en fonction du temps et donc de la pluie utile toutes les pluies simul es ayant des intensit s sup rieures 35 mm h et tant donc susceptibles de ruisseler l emploi du terme pluie utile se justifie il est n cessaire de simuler plusieurs pluies sur une m me parcelle pour obtenir la relation entre l intensit maximale de ruissellement Rx ou l intensit minimale d infiltration Fn et l intensit de la pluie I Contrairement au grand simulateur qui ne permet que des averses intensit constante il est possible avec le mini simulateur de changer quasi instantan ment d
33. nues dans le protocole mis au point pour l tude d un autre bassin volta que bassin de Binde Albergel Casenave La combinaison des pluies sur les 3 parcelles d un site aboutit un calendrier de mesure de type de celui pr sent dans le tableau 4 ci apr s TABLEAU 4 Jour Parcelle N pluie 1 matin soir X 1 2 m X 2 s 3 m X 3 s Y 1 4 m 2 s 5m Y 3 s Z 1 6 m Z 2 S 7m Z 3 5 X 4 8 m 8 Y 4 9 m X 5 s Z 4 10 m Y 5 s 11 m Z 5 s apr s env 15 jours d arr t 1 X 6 2 Y 6 3 Z 6 VIIL MESURE DE L HUMIDIT DU SOL Comme nous l avons d j signal les mesures de ruissellement sur les parcelles sont coupl es des mesures de l humidit du sol qui ont t effectu es par trois m thodes diff rentes m thode gravim trique sonde neutrons et chocs thermiques Ces mesures taient destin es chiffrer l tat d humectation du sol avant la pluie et suivre Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 219 A Casenave par des mesures neutroniques les cin tiques d infiltration au cours de la pluie Il s av re malheureusement qu au cune de ces trois m thodes ne donne des r sultats satisfaisants dans tous les cas Si la mesure de l humidit dans des sols sableux ne pose pas de probl mes il n en est pas de m me pour les sols horizon gravillonnaire qui repr sentent la majeure partie des sols test s en zone foresti re o la mise en place correcte d un tube de sond
34. o m trique d un poste de r f rence proche du bassin tudi alors qu on ne dispose que rarement de mesures directes de l humidit du sol Pour une averse donn e l indice est calcul partir du total cumul des pr cipitations ant rieures corrig en fonction du temps qui les s pare de l averse consid r e Nous avons adopt un indice de forme exponentielle r pondant l quation IKa IKa Pn 1 et o IKn valeur de l indice avant la pluie n IKn 1 valeur de l indice avant la pluie n 1 Pn 1 hauteur de la pluie n 1 t temps en fraction de jours s parant la fin de la pluie n 1 du d but de la pluie n Coefficient d ajustement Le report des valeurs de la lame ruissel e en fonction de IK dont nous parlerons ult rieurement nous a plac devant une alternative soit prendre une valeur de moyenne valable pour tous les sols tudi s ce qui autorise une comparaison directe des courbes repr sentatives des diff rents sols mais augmente la dispersion des points autour de ces courbes soit r duire au maximum la dispersion en faisant varier d un sol l autre ce qui permet d affiner le trac des courbes mais interdit toute comparaison directe des courbes entre elles Cette seconde solution offre la possi bilit de chiffrer la perm abilit du sol Un coefficient fort donnant plus de poids aux pluies imm diatement ant rieures l avers
35. on permettrait d tablir des cartes p dologiques adapt es aux besoins des hydrologues Etude au champ des lois de l infiltration Il existe l heure actuelle un grand nombre de formules permettant th oriquement de calculer l infiltration II s av re en r alit que la majeure partie de ces formules mises au point en laboratoire sont inapplicables dans la r alit Le mimi simulateur qui permet de ma triser les caract ristiques de la pluie coupl des mesures d humidit des sols sonde neutrons tensiom tre para t tre un instrument privil gi de l tude au champ des lois th o riques de l infiltration Etude des relations entre tat de surface des sols et infiltration Contrairement la zone foresti re o ce sont les caract ristiques p dologiques qui conditionnent l infiltration en zone de savane elle d pend avant tout de l tat de surface des sols Il serait tr s int ressant pour les hydro logues de poursuivre en collaboration avec les p dologues l tude de la caract risation de ces diff rents tats de surface sur une zone g ographique la plus tendue possible 226 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie Transposition des mod les math matiques Si les mod les math matiques d velopp s par l ORSTOM donnent des r sultats tr s satisfaisants il se pose cependant le probl me de la transposition de ces mod
36. ourbes de variation de la pluie d imbibition en fonction de l tat d humectation du sol fig 10 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 223 A Casenave Site I Lr P1 ble h t rog n it du sol 100 Pu 100 mm Pu 75 mm 50 100 mm P2 LrP6 v g tation Site LIL P10 kiits Influence de la v g tation 100 Pu 100 mm 50 P1 P5 tr P9 mm 50 100 soinu Fig 8 Bassin de Ta Courbes representatives du site V g tation Lr 100 Pu 100mm 75 50 50 100 200 Lr Sol nu mm 109 Pu 100mm 75 50 50 IK 100 200 Fig 9 Ta site I 224 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie IL mm de pi h Intensit limite de ruissellement mm Pluie d imbibition 100 100 200 Solnu V g tation Fig 10 Bassin de Ta site I Parcellss BY BZ Parcelle DY Rx 50 100 Rx mmjk 59 160 mm h Fig 11 Relation entre la d tention superficielle r cup rable et l intensit maximale de ruissellement 8 6 2 Intensit limite de ruissellement Rappelons que l intensit limite de ruissellement Il est d finie comme tant l abscisse l origine des droites Rx 1 On peut tracer pour chacune des parcelles une courbe de variation de Il en fonction de IK Il est galement possible de tracer les relations repr sentatives d un site et donc du type de sol
37. partir des courbes Rx I IK du site De ces courbes on extrait les valeurs de Rx correspondant trois intensit s de pluie 50 75 et 100 mm h et ceci pour un certain nombre de valeurs de IK Pour chacune de ces valeurs de IK on trace la droite Rx I dont l abscisse l origine est la valeur de Il correspondant cette valeur de IK On reporte ensuite toute ces valeurs de Il en fonction de IK pour tracer les courbes Il IK caract ristiques du site fig 10 8 6 3 D tention superficielle A la fin de la pluie le ruissellement ne cesse pas imm diatement mais d cro t progressivement jusqu s annuler La quantit d eau correspondant ce ruissellement post rieur la pluie constitue ce que Lafforgue 12 a appel la d tention superficielle r cup rable Les mesures avec le grand simulateur avaient montr qu il existe une relation Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 229 A Casenave de proportionnalit entre cette d tention superficielle et l intensit maximale de ruissellement l arr t de la pluie Cette relation confirm e par les mesures que nous avons faites peut s exprimer par l quation Dr Td Rx Td est un coefficient caract ristique de la parcelle qui a la dimension d un temps raison pour laquelle Lafforgue le d signe par temps de d tention de la parcelle Un exemple de ces relations Dr Rx extrait de l tude d Oursi est donn la figure 11 IX
38. s diff rents sites permet de caract riser l influence de la nature du sol Apr s trois campagnes ex cut es avec ce protocole une synth se des r sultats obtenus nous a amen modifier en le simplifiant le protocole Les mesures du ruissellement sous v g tation n ayant pas donn les r sultats escomp t s elles ont t limin es les mesures d un site sont faites d sormais sur 4 parcelles d nud es Les valeurs de IK 216 Cah ORSTOM s r Hydrol vol XIX n 4 1982 Le mini simulateur de pluie utilis es lors de cette synth se nous ont incit r duire le nombre d averses sur chaque parcelle 4 pluies de type A permettant d obtenir des valeurs de IK comprises entre 0 et 100 sont largement suffisantes Ce nouveau protocole qui est d sormais utilis peut tre sch matis de la mani re suivante TABLEAU 2 Parcelles Jours 1 sol nu 2 sol nu Temps IK 3 sol nu 4 sol nu Temps IK ressuyage ressuyage J A CO 0 J 1 A 24 h 58 7 J 2 A A 24 h 90 2 J 3 co 0 J 4 48 h 66 3 J 5 A 24 h 33 1 J 6 A A 24 h 74 7 J 7 24 h 99 9 6 2 ETUDE DE LA MARE D OURSI Dans le cadre de l tude de la Mare d Oursi une campagne de simulation de pluie a t effectu e sur deux des bassins tudi s Polaka et Jalafanka afin de mieux y cerner les processus de gen se des crues dont les caract ristiques taient parfois difficiles expliquer au vu des seuls r sultats de l
39. tat de surface Les sites sont implant s partir de la carte p dologique quand elle existe ou apr s une reconnaissance du bassin tudi par un p dologue Par exemple en zone foresti re ivoirienne trois sites taient g n ralement install s le long d un versant un site au sommet le second vers la mi pente le dernier en bas de versant Ce dispositif correspond la topos quence la plus couramment observ e dans cette r gion avec des sols ferrallitiques rouges horizon gravillonnaire en surface ou faible profon deur sur les positions hautes du model qui passent des sols ferrallitiques rouges puis jaunes horizon gravillon naire profond surmont de colluvions g n ralement partir du tiers sup rieur du versant puis des sols hydro morphes en bas de pente Le second crit re est l accessibilit du site Le transport de l eau n cessaire aux pluies simul es suppose l exis tence proximit imm diate du site d une piste carrossable Si cette condition est g n ralement facile remplir en zone de savane o m me en l absence de piste un v hicule tout terrain peut permettre d amener l eau il n en est pas toujours de m me en zone foresti re o les pistes sont rares et assez souvent de qualit tr s m diocre et o il est difficile de circuler en dehors des pistes De m me l utilisation du mini simulateur n cessite la proximit d un point d eau Bien que le volume d eau conso
40. utes d une hauteur de 47 5 mm La v g tation des parcelles 2 3 et 4 est coup e avant les pluies de type B qui ont donc toutes lieu sur sol nu L arr t de 48 heures entre les pluies de type A sur les parcelles 1 et 2 n est pas imp rativement observ au jour J 3 mais d pend des r sultats des pluies pr c dentes Cet arr t peut tre effectu avant si on estime que l on a d j obtenu un coefficient de ruissellement qui semble le maximum que l on puisse atteindre cas par exemple des sites II et III de Ta o d s la deuxi me pluie A le coefficient de ruissellement est de 90 Comme nous l avons d j dit une pluie intensit variable permet de caract riser l influence de la hauteur de pluie sur la lame ruissel e et de l intensit de la pluie sur l intensit du ruissellement ceci pour un tat d humecta tion du sol donn La s rie des pluies des jours J J 5 des parcelles 1 et 2 permet d tudier le r le de l tat d humectation pr alable du sol sur le ruissellement sur sol nu et sous v g tation Les pluies de type B qui ont toutes lieu sur parcelles d nud es permettent de chiffrer l influence de l h t rog n it du sol L action de la v g tation est d duite de la comparaison des r sultats des pluies des parcelles 1 et 2 des jours J J 5 avec un contr le pour les parcelles 3 et 4 pour la pluie du jour J 3 Enfin la comparaison des r sultats obtenus sur le
41. ux bassins versants sah liens Mare d Oursi Haute Volta ORSTOM Adiopodoum Ouagadougou 6 CHow Ven te 1964 Hand book of applied hydrology Chapter 12 6 Rainfall simulator Mac Graw Hill ook Company 7 Cozxrner J VALENTIN C 1979 Analyse des diff rents facteurs intervenant sur l hydrodynamique super ficielle Nouvelles perspectives Applications agronomiques Cah ORSTOM s rie P dol 17 4 pp 283 328 8 Corner J VALENTIN C ASSELINE J CHEVALLIER P Sicor M 1980 Ruissellement infiltration et rosion en zones sah liennes et subd sertiques Rapport de terrain sur la premi re op ration Mare d Oursi ORSTOM DGRST Abidjan Multigr 14 p 15 fig 9 Corrinert J VALENTIN C 1982 Effects of rain fall intensity and soil surface heterogeneity on steady infiltration rate 12 th Intern Cong of Soil Sci New Delhi sous presse 10 nn D 1974 L eau et le sol Principe et processus physiques VANDER dit Leuven Paris Bruxelles p 11 Larrorcue A Naan E 1976 Exemple d analyse exp rimentale des facteurs de ruissellement sous pluies simul es Cah ORSTOM s rie hydrol 13 3 pp 195 237 12 LArrorcueE A 1977 Inventaire et examen des processus l mentaires de ruissellement et d infiltration sur parcelles Application une exploitation m thodique des donn es obtenues sous pluies simul es Cah ORSTOM
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