CHAPITRE 2 : SITES ET CARACTERISTIQUES DU MILIEU
2.3 Description générale des sites d’étude
Le site d’étude principal de cette thèse est le bassin versant de Féfé, situé en bordure du Parc National au lieu-dit Féfé, dans les exploitations bananières de montagne. Le sous-bassin versant Moïse Haut situé dans la partie nord-ouest du bassin est également instrumenté, ainsi que la parcelle Espérance Haut située à la station du CIRAD de Neufchâteau (Capesterre Belle-Eau) à une distance de 2 km du bassin de Féfé. L’acquisition et le traitement des données hydrologiques du bassin de Féfé et du sous-bassin Moïse Haut font partie des travaux conduits lors de cette thèse entre 2003 et 2006. Les
données de la parcelle Espérance Haut font référence aux travaux menés par le CIRAD, l’INRA de Guadeloupe et l’UMR LISAH de Montpellier (Cattan et al., 2006) en 2001 et 2002.
2.3.1 Le bassin versant de Féfé
2.3.1.1 Caractéristiques
a) Localisation
Le bassin versant de Féfé (16°03’50’’N, 61°37’12’’W) se situe au sud-est de l’île volcanique de Basse-Terre, sur le flanc est de la montagne de la Capesterre, à 6 km à l’est de la ville de Capesterre Belle-Eau sur la côte (Figure 2-1). Le bassin est à la limite du Parc National dans la zone d’agriculture bananière (Figure 2-5), au lieu-dit Haut-Féfé. Le bassin de Féfé est un sous-bassin du bassin de la rivière Pérou, lui-même sous-bassin du bassin de la Grande Rivière de la Capesterre.
b) Climat
A la station météorologique du CIRAD à Neufchâteau (16°04’38’’N, 61°36’04’’W, 250 m), station la plus proche du bassin de Féfé, la moyenne pluviométrique annuelle entre 1952 et 2004 est de 3 636 mm (Météo-France, 2004b). Les autres caractéristiques météorologiques sont pour les deux années 2003 et 2004 : une température journalière moyenne de 24,3°C ; une vitesse journalière moyenne du vent de 1,5 m s-1 ; une hygrométrie minimale journalière moyenne de 72,1 % et maximale de 95,3 % (Météo-France, 2004).
c) Géomorphologie
Le bassin s’étend sur une superficie de 17,8 ha et est allongé dans un axe nord-ouest sud-est, dans le sens de la pente globale du relief (Figure 2-6). Il a une forme rectangulaire de dimensions approximatives 250 × 700 m et l’altitude est comprise entre 318 et 432 m. Deux zones géomorphologiquement opposées le divisent dans sa longueur. La moitié nord, appelée morne, est un versant avec de fortes pentes de 26 à 60 % vers le sud. Et la moitié sud est un glacis de pente moyenne de 9 % vers le sud-est. Vers l’aval du bassin, cette distinction morne/glacis tend à s’effacer du fait d’une entaille plus marquée du cours d’eau principal. Une mare prend naissance dans la petite dépression formée au pied du glissement de terrain sur le morne.
d) Réseau hydrographique
Le réseau hydrographique principal (environ 700 m) est défini comme le cours d’eau pérenne qui parcourt le glacis dans l’axe de la pente générale du bassin. De la mare prend naissance une branche secondaire du réseau hydrographique principal. De nombreuses ravines qui ne sont alimentées qu’en période pluvieuse se raccordent à ce réseau. Elles sont majoritairement issues de la rive gauche et entaillent le morne profondément avec de fortes pentes. S’ajoutent à ce réseau hydrographique les fossés agricoles en bord de route ainsi que les fossés de drainage dans les parcelles. Les fossés intra
parcellaires ne gênent en rien les activités agricoles, car celles-ci ne sont pas mécanisées en zone de montagne. Au total, le réseau hydrographique de la ravine et des fossés est de 3,3 km.
2.3.1.2 Dispositif expérimental
La Figure 2-6 présente le dispositif expérimental du bassin versant de Féfé. La lame précipitée est mesurée en quatre sites à l’aide de pluviomètres à augets (ARG100, Campbell Scientific, Shepshed, Leicestershire, Royaume-Uni) d’une sensibilité équivalente à 0,2 mm de lame d’eau.
Figure 2-6 Dispositif de mesure hydrologique sur le bassin versant de Féfé.
Le ruissellement à l’exutoire du bassin est mesuré à la station hydrométrique composée d’un seuil composite en V d’angle 90° entre 0 et 50 cm de hauteur et surmonté d’un seuil rectangulaire de 195 cm de large entre 50 et 102,5 cm de hauteur. Le débit maximal mesurable par le seuil est d’environ 1 500 L s-1. Pour les crues exceptionnelles dépassant la hauteur du seuil, la topographie à l’exutoire épouse une forme trapézoïdale à partir duquel ont été calculés les débits extrêmes. Les enregistrements limnimétriques sont réalisés à un pas de temps de deux minutes par une sonde pressiométrique (PDCR1830, Campbell Scientific).
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P14 P13 P15 P16 P17 P18 P19 P20 FA P21 FB FC FF FG FH FE FD
Vingt et un piézomètres superficiels (notés P1 à P21) compris entre 1,5 et 5,5 m de profondeur et 8 forages profonds notés FA à FH compris entre 15 et 51 m sont implantés sur le bassin. Les ouvrages P1, P3, P6, P11, P12, P13, P14, P15, P17, P18, FF et FH sont carottés, et les ouvrages FA, FB, FC, FD, FE et FG ont été forés en destructif. Les piézomètres P1, P3, P6, P11, P12, FA, FC, FD, FE, FF, FG et FH sont équipés de sondes pressiométriques (Diver, Van Essen Instruments, Delft, Pays-Bas) qui mesurent le niveau d’eau à un pas de temps de quatre minutes. Le calage des niveaux piézométriques est effectué par rapport à des mesures manuelles hebdomadaires.
2.3.2 Le sous-bassin versant Moïse Haut
2.3.2.1 Situation
Le sous-bassin versant Moïse Haut (16°03′56″N, 61°37′17″W), située sur le bassin versant de Féfé (Figure 2-6), a une surface totale de 2 400 m² à 370 m d’altitude. Sa forme est triangulaire avec deux versants est et ouest drainés par un fossé. La pente est de 30 % en moyenne. Les caractéristiques pédoclimatiques de la parcelle sont détaillées dans la section suivante, qui concerne le bassin. Durant la période de mesure en 2006, le sous-bassin est planté en banane (variété Grande Naine) selon un maillage régulier de 2,35 m entre les rangs et entre les bananiers dans le rang. Les bananiers sont plantés dans un trou de 10 cm et la direction du rang suit la ligne de plus grande pente.
2.3.2.2 Dispositif expérimental
Le ruissellement à l’échelle du sous-bassin a été mesuré au niveau d’un seuil en V d’angle 90° sur une hauteur de 24 cm (Figure 2-7). Les enregistrements limnimétriques sont réalisés à un pas de temps de deux minutes par une sonde pressiométrique (Diver, Van Essen Instruments, Delft, Pays-Bas).
2.3.3 La parcelle Espérance Haut
2.3.3.1 Situation
La parcelle Espérance Haut (16°04′38″N, 61°36′04″W), présentée sur la Figure 2-8, a une surface totale de 6 000 m² à 250 m d’altitude. La pente est régulière et de 9% environ. Deux compartiments de 3 000 m² en vis-à-vis font l’objet d’un suivi hydrologique. Dans ce mémoire, nous ne faisons référence qu’à la parcelle notée T- (no tillage, pas de labour).
Figure 2-8 Dispositif de suivi hydrologique sur la parcelle Espérance Haut (d’après Cattan et al. (2006)) – en photo : le dispositif de mesure de débit et le canal collecteur.
Le sol est de type Umbric Andosol (WRB, 2006) et les caractéristiques climatologiques font référence à la station de Neufchâteau. Durant la période de mesures, la parcelle est plantée en banane
Parcelle "Espérance Haut" (6000 m²)
Sens de la pente Plaques Bananiers Plantation en sillon Mesure de débit pour T-
Canal collectant l’eau de ruissellement provenant de T-
Canal collectant l’eau de ruissellement provenant de T+ Mesure de débit pour T+ Plot T- (3000 m²) Plot T+ (3000 m²)
(variété Grande Naine) selon un maillage régulier de 2,35 m entre les rangs et entre les bananiers dans le rang. Les bananiers sont plantés dans un trou de 10 cm dans le rang qui suit la ligne de plus grande pente. La surface du sol est relativement lisse, mais les résidus des bananiers (feuilles coupées, feuilles mortes, pseudo-troncs coupés) qui sont disposés dans tous les rangs donnent au final une forte rugosité de surface.
2.3.3.2 Dispositif expérimental
La parcelle est isolée de tout ruissellement amont par des plaques d’acier galvanisé de 50 cm de largeur enfoncées verticalement de 20 cm dans le sol. L’écoulement issu des rangs dans la parcelle est capté en bordure avale par un canal en béton, lui-même protégé de la pluie par des tôles. Les mesures de débit sont réalisées dans un canal venturi (type E 1253 AZ, hydrologique, Grenoble, France) et la charge hydraulique a été mesurée à l’aide d’un débitmètre à bulle (ALPHEE 3010, hydrologique, Grenoble, France) adapté à la largeur étroite du venturi, sur un pas de temps de 8 s. Le volume et l'intensité des précipitations ont été mesurés sur la parcelle à l'aide d'un pluviomètre à augets de 0,2 mm (ARG100, Campbell scientifique, Shepshed, Leicestershire, Royaume-Uni). Les données mesurées s'étendent du 6 décembre 2001 au 2 avril 2002.