Incidence du nivellement du sol sur le ruissellement et les pertes de sol en surface : estimation avec des modèles déterministes/stochastiques couplés pour un champ agricole au Québec
Citation
Article title: Land leveling impact on surface runoff and soil losses: estimation with coupled deterministic/stochastic models for a Québec agricultural field
Article reference: HYDROL21652
Journal title: Journal of Hydrology
Final version published online: 09-Dec-2016
DOI information: 10.1016/j.jhydrol.2016.11.038
Résumé en langage clair
Dans le contexte agricole, le nivellement vise à obtenir une surface plane maximisant la vitesse d’évacuation de l’eau et obtenir des conditions d’assèchement optimales favorables aux cultures. Les perturbations importantes de la surface des sols, occasionnées par les travaux de nivellement, peuvent toutefois provoquer des pertes de sols et des impacts négatifs sur la qualité de l’eau. Cette étude visait à évaluer les effets du nivellement sur l’évacuation de l’eau et les pertes de sols ou matières totales en suspension dans l’eau. Les effets du nivellement ont été isolés des pratiques de labours et de cultures par des modèles déterministes couplés à un algorithme adaptif de type Metropolis-Hasting. Le modèle informatique Storm Water Management Model et l’équation empirique Revised Universal Soil Loss Equation (Version 2) ont été calibrés à partir des données issues de 66 orages et utilisés pour simuler des événements de ruissellement et les pertes totales de matières en suspension. Les résultats obtenus ont démontrés que les volumes d’eau ruisselés ont été réduits suite au nivellement et ce pour les deux années suivant les travaux. Pour les orages stratiformes, typiques des orages d’été, les débits maximaux ont également été réduits. Les quantités de matières en suspension dans l’eau ont augmentées de 10 à 1000 fois immédiatement après le nivellement et sont demeurés de 5 à 20 fois supérieures un an après les travaux. Il est donc recommandé d’utiliser des mesures d’atténuation afin de minimiser l’impact du nivellement sur la qualité de l’eau. Ces mesures incluent l’utilisation de cultures ayant un grand ratio de couverture des sols couplée à des cultures de couverture durant l’année suivant les travaux de nivellement. L’aménagement de bassins de rétention d’eau est également recommandé afin de contrer les effets négatifs sur la qualité de l’eau à court et moyen terme.
Résumé
L’incidence du nivellement du sol sur la qualité de l’eau n’a guère reçu d’attention dans les champs soumis à un climat continental humide. La présente étude visait à isoler les effets du nivellement dans un champ agricole (Québec, Canada) au printemps de 2012 sur le ruissellement et les charges de sédiments en suspension totaux (TSS) en vue de l’élaboration de recommandations destinées à atténuer les effets nocifs sur l’environnement de ce même nivellement, si de tels effets se manifestaient. On a analysé au total 66 épisodes de ruissellement de 2010 à 2014, dont 22 avec estimation de charge de TSS. À cette fin, on a couplé des modèles déterministes et un algorithme de Metropolis-Hastings adapté pour estimer la distribution inconnue des paramètres représentant les principaux effets, à savoir le nivellement, le travail du sol et la couverture culturale. On a créé en simulation des événements de ruissellement à l’aide du modèle hydrologique SWMM version 5. On a simulé des charges de TSS au moyen d’une équation empirique fondée sur l’équation universelle de perte de sol révisée RUSLE2 (version 2). Grâce à l’algorithme employé, on a pu démontrer que le nivellement du sol diminuait significativement le ruissellement total en volume, du moins pour les deux années considérées. L’incidence sur les débits de pointe était inégale : le nivellement causait une baisse significative des débits de culmination dans le cas d’un épisode pluviométrique à précipitation stratiforme, mais l’incidence était moins claire dans le cas d’un épisode type à précipitation convective. À un intervalle de confiance à 90 %, la charge TSS s’accroissait de 10 à 1 000 fois immédiatement après le nivellement (printemps 2012) à comparer à la situation avant nivellement. La hausse des charges de TSS demeurait significative un an après le nivellement et celles-ci étaient de 5 à 20 fois supérieures à ce qu’elles avaient été avant le nivellement. Il serait donc à recommander d’exploiter des cultures à fort taux de recouvrement du sol en conjonction avec les cultures de couverture pendant l’année où le nivellement a lieu. On pourrait aussi installer des ouvrages de retenue des sédiments en début de nivellement pour assurer une protection contre les effets immédiats ou décalés sur la qualité de l’eau.