5.10Les types d’écoulement le long des versants et les bénéfices des bandes riveraines sur l’érosion des berges
Pour mieux comprendre les bénéfices des bandes riveraines sur la stabilisation des berges et la qualité des eaux de surface, il faut à priori comprendre comment l’eau s’écoule le long des versants et comment cette eau alimente les cours d’eau, les lacs et les zones humides. En forêt, seulement une petite portion des précipitations incidentes parvient au sol directement (figure 23). La grande portion des précipitations interagissent avec la végétation. Elles entrent en contact avec les feuilles et les branches et s’écoulent le long de la tige des arbres. Une portion de cette eau sera interceptée par la biomasse et ne parviendra jamais au sol (entre 15 et 35 % du volume incident). L’eau interceptée par la biomasse sera évaporée par beau temps (figure 23). Une autre portion sera évaporée du sol et transpirée par la végétation, retournant l’eau vers l’atmosphère sous forme gazeuse. Une bonne portion est également prélevée par les racines.
La portion restante de l’eau circulera dans le sol (figure 24) et prendra différentes trajectoires sous les effets de la gravité et des matériaux formant le versant (roches, texture du sol, racines, etc.). L’eau pourra percoler verticalement, mais elle s’écoulera vraisemblablement le long de la pente dans les horizons de surface, c’est-à-dire sous la surface du sol, mais au-dessus de la nappe phréatique. C’est l’écoulement hypodermique. La capacité de vidange (ou temps de résidence) de ce type d’écoulement est plus lent que le ruissellement de surface, mais il est plus rapide que celui des nappes d’eau souterraines (figure 24). En règle générale, la nappe phréatique est le principal compartiment hydrologique qui alimente les plans d’eau en période d’étiage (c’est-à-dire les plus bas débits des cours d’eau), alors que l’écoulement hypodermique s’ajoute à la nappe en périodes arrosées.
Figure 23. Cycle de l’eau en forêt pendant une averse et par beau temps. Pi = Précipitations incidentes; Int = Interception par la végétation; Ét = Écoulement le long des troncs; Inf = Infiltration dans le sol; R = Ruissellement de surface; Éh = Écoulement hypodermique; Én = Écoulement de la nappe; Q = Écoulement des eaux de surface; Tr = Transpiration; Pr = Prélèvement par les racines; És = Évaporation du sol.
Le ruissellement de surface est très peu présent en forêt, compte tenu de la présence d’une végétation dense qui utilise efficacement l’eau et favorise son infiltration dans le sol. En milieu agricole, toutefois, le ruissellement de surface est fréquent quand les sols sont dénudés de végétation (ex. période de dormance en milieu agricole) ou quand la végétation est trop dispersée (figure 24). Ce type d’écoulement entraîne le déplacement des particules de sol dans les cours d’eau (sédiments). Dans ce sens, les bandes riveraines interviennent en milieu agricole pour mitiger les problèmes d’érosion des sols induits par le ruissellement de surface.
Figure 24. Ruissellement de surface au Minnesota, États-Unis.
Source : Minnesota River Basin Data Center.
Les industries minière, forestière et immobilière génèrent également des sources importantes de sédiments dans les cours d’eau. La situation est similaire à celle en milieu agricole. Ces industries tendent à dénuder le sol de sa végétation lors de projets, le rendant sujet au ruissellement de surface et, ainsi, à l’érosion par l’eau.