Erosion mécanique des sols et transferts géochimiques dans le bassin Adour-Garonne

Abstract

L’érosion hydrique des sols résulte de processus naturels modifiés par la pression anthropique et contribue aux transferts de matières en suspension (MES) entre le continent et l’océan ainsi que du carbone organique (CO) et des éléments traces métalliques (ETM) associés. Sur la base d’une banque de données haute résolution temporelle (horaire à journalier et couverture pluriannuelle) de concentrations en MES et de débits sur des rivières contrastées du bassin Adour-Garonne, nous définissons par simulation numérique des fréquences d’échantillonnage adaptées à la typologie des bassins et les incertitudes associées. Des approches alternatives utilisant des relations MES-débit permettent de modéliser les flux annuels en MES. De plus, l’ajustement des régressions statistiques de type MES=aQ^b reflète les typologies avec une correspondance directe entre les coefficients et l’indice de sensibilité à l’érosion. Les taux d’érosion des bassins représentatifs du système Adour- Garonne montrent une large gamme comprise entre 5 et 180 t.km^-2.an^-1 et une forte variabilité interannuelle. L’étude à haute résolution des transferts de la Nivelle (représentative des petites rivières montagneuses pyrénéennes et cantabriques) a permis de quantifier précisément le flux spécifique annuel de CO particulaire (5,3 t.km^-2.an^-1), provenant pour 55% du sol, 40% de la litière et 5% de la production autochtone et de montrer la forte contribution de ces petits systèmes (70% des apports totaux) aux apports dans le Golfe de Gascogne. De même, le Congo (Zaïre), système diamétralement opposé, montre de fortes variabilités saisonnières des concentrations en CO en fonction de l’hydrologie. L’essentiel des transferts se font sous forme dissoute (>75%), en raison des faibles taux d’érosion (~9 t.km^-2.an^-1) contrairement à ceux des petites rivières montagneuses (~75 t.km^-2.an^-1). Les rapports élémentaires (As/Th, Cd/Th, Zn/Cd) établis lors de la crue cinquantennale du Lot échantillonnée à très haute résolution sont utilisés pour différencier et quantifier les zones sources de MES (235 000 t du Lot amont, 185 000 t de la remobilisation des barrages, 8000 t par le Riou Mort). Les variations temporelles en ETM reflètent la succession de dominance de source de l’aval vers l’amont et permettent de proposer une nouvelle explication de la baisse du coefficient de partition (Kd) avec des concentrations en MES croissantes (phénomène pce). Le suivi haute résolution spatiale et temporelle durant une année d’un bassin expérimental hétérogène fortement anthropisé (Decazeville) couvrant une large gamme de conditions hydrologiques (étiage prononcé – crue centennale) a démontré des différences spatiales des taux d’érosion. Des signatures géochimiques sont utilisées pour comprendre le fonctionnement hydrologique du bassin versant permettant d’interpréter les variations temporelles en ETM dissous et particulaires. Une source additionnelle souterraine est localisée contribuant à 60% et 38% du bilan annuel de Cd dissous et particulaire du Riou Mort. L’établissement du bruit de fond géochimique du bassin de Decazeville suggère que 93% et 99% des apports annuels en Zn et Cd sont d’origine anthropique.