OFFICE DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE OUTRE-MER

Centre d'Adiopodoumé

Laboratoire de Sédimentologie

EROSION - TRANSPORT - SEDIMENTATION EN MILIEU

INTER TRaPI CAL

(Côt e d'Ivoire)

TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION SUR LE BASSIN DE KORHOGO

par

Franç oi s LEN aIR

Décembre 1968

,. r

Ce rapport entre dans le cadre de l'étude sur l'érosion, letransport et la sédimentation en milieu intertropical (Bassin duB1lliDAMA) •

Cette opération a été conçue et dirigée par Monsieur leProfesseur J -Ph. MANGIN (1).

(1) - Laboratoire dG Géologie ct de Sédimentologie.Faculté des Sciences de NICE.

INTRODUCTION

Nous nous sommes proposés, au cours de cette étude, de dé­terminer la quantité de matériel solide exportée en suspensionsur un bassin représentatif situé en savane au cours de l'année

1967.

A 7 kilomètres au Sud-Ouest de Korhogo, se trouve le bassin

de Waraniené qui intéresse le cours supérieur du Loserigue, af­

fluent du Laffigue qui se jette dans le Bandama. La superficie

de ce bassin représente 3,63 km2 •

La roche-mère n'est visible qu'en de rares affleurementssitués près du déversoir qui limite le bassin à l'aval. Il s'agitd'un granite à grain assez fin comportant des zones pegmatitiquesroses à biotite dans lesquelles des veines aplitiques viennents'intercaler. Les altérations sont épaisses et peuvent dépasserune quinzaine de mètres.

La pente, de l'ordre de 3 %est faible et nous pouvons dis­tinguer le plateau, les pentes et les bas-fonds. Sur le plateau,nous trouvons un sol rouge gravillonnaire (à tendance ferrallitique)auquel fait suite sur les hauts de pente un sol ocre très gravil­lonnaire. Les bas de pente sont représentés par un sol gris blan­châtre sableux ou beige ocre non gravillonnaire (à tendance ferru­gineuse). Dans les bas-fonds nous trouvons des sols gris (hydro­morphes) •

La végétation est du type de savane herbeuse avec arbustes

dont une partie a été mise en culture.

La pluviométrie sur le bassin pour l'année 1967 représente

une hauteur moyenne totale de 1339 mm que nous pouvons comparerà la moyenne interannuelle de la station de Korhogo qui est de

1406 mm sur 29 années. Les valeurs pluviométriques mensuelles sonttrès proches des valeurs médianes mensuelles enregistrées sur le

bassin sauf en septembre et octobre où l'année 1967 est déficitaire.

2

L'exutoire du bassin est équipé d'un déversoir avec limni­

graphe mais l'important débit solide qu'entraine le Loseriguerend nécessaire l'étalonnage de la section à chaque crue, ce qui

exige une mise à jour continue de la courbe de tarage.

REALISATION

Les échantillons qui serviront à la détermination du trans­port solide en suspension sont prélevés au cours de la crue à

des intervalles de temps et de débits rapprochés. Ceci afin desaisir le phénomène en continu tant en fonction du temps que dudébit.

La prise des échantillons se fait à l'aide d'wn appareilconstitué par wn réservoir en plastique à section rectangulairebouché à wne extrémité.

Les prélèvements s'opèrent toujours sur la même verticalecorrespondant au lit Qineur du cours d'eau et sur wne tranched'eau variant de la surface à 20 cm de profondeur. En général,l'échantillon intéresse les 15 centimètres les plus proches dela surface.

Le prélèvement d'une dizaine de litres est transporté dans

un jerricane.

On détermine le volume de cet échantillon qui est versé

dans un vase à décantation. Afin de faciliter le dépôt des parti­

cules fines, nous utilisons wne solution de 15 cm3 de sulfate

d'alumine à 10 %.

Au bout de 2 ou 3 jours, la décantation est complète. Ilfaut siphonner et transvaser le dépôt dans wn becher de 2 litres.Quelques heures après celui-ci est à nouveau siphonné et le résiduversé dans wne coupelle de 100 cm3 qui sera placée à l'étuve.

Le résidu sèché sera pesé et en fonction du vomume d'eaumesuré. nous en déduirons la charge solide wnitaire en kg/m3.

3

CAUSES D'ERREURS

Des erreurs peuvent être causées par la lecture de léchellelimnimétrique, celle-ci ne donnant qu'une précision au centimètreprès.

D'autre part, la courbe de tarage nous donne la valeur du

débit avec une précision de 5 %.

Comme nous l'avons indiqué plus haut, le prélèvement s'ef­

fectue toujours sur la même verticale. Nous aurions aimé pouvoir

coupler chaque échantillon avec une mesure de vitesse, mais la

rapidité avec laquelle se fait l'augmentation du débit ne permet

pas la simultanéité des deux opérations.

La pesée entraîne également une erreur, toutefois, avec

une balance qui permet une lecture au mg sur un poids qui dépasse

souvent 10 grammes, celle-ci reste négligeable.

Au cours de la déssication, nous récupérons avec les soli­

des le résidu sec soluble correspondant à 100 cm3 de l'échantillon

mis à décanter, ce qui représente un poids toujours inférieur à

10 mg.

La charge solide transportée varie de 0,2 à 6 ou 7 gra~nes

par litre, soit une pésée de 2 à 70 grammes, ce qui laisse une

marge suffisante de sécurité dans l'interprétation des résultats.

CHARGE SOLIDE UNITAIRE

Avant la crue, la charge solide unitaire peut 6tre consi­

dérée comme nulle, mais dès le début du ruissellement, celle-ci

augmente très vi te.

Nous no pouvons pas donner une valeur de la charge solide

correspondant à un débit donné. En effet, il semble que ce ne soit

pas le débit qui commande la valeur de la charge, mais plutôt la•

vitesse de la variation du débit. A chaque accélération, nous cons-

tatmns une augmentation très nette du transport solide.

4

Ce point reste à préciser surtout d'après l'analyse granu­

lométrique des éléments figurés. Il faudra s'attacher non seulement

au pourcentage des différentes classes granulométriques mais à

l'évaluation du grain transporté de diamètre maximum. Nous pour­

rons peut être, d'après ceci, mieux connaître le facteur influant

sur la charge solide transportée en montée de crue.

Lors de la décrue, les échantillons pris au cours de la

saison 1967 sont venus confirmer les valeurs des années précédentes

(figure 1).

Nous constations une décroissance de la charge solide en

fonction du débit depuis le maximum de crue jus~u'au retour au dé­

bi t de base.

Il arrive ~ue certaines valeurs de cette charge solide soi­

ent nettement supérieures à celles ~ui sont données par la courbe

moyenne. Ceci se produit dans le cas des crues composées dans les­

~uelles la décrue de la première interfère avec l'accélération du

débit donnée par la montée de la crue suivante.

Nous pouvons considérer ~u'à cha~ue débit en décrue corres­

pond une charge solide unitaire. Lors de la décrue, la vitesse du

courant diminue et par consé~uent sa compétence.

LES CRUES ETUDIEES

En montée de crue, les prélèvements sont effectués à des

intervalles de temps rapprochés, en particulier lors des grandes

variations de la valeur du débit. Cet échantillonnage serré permet

de mieux suivre le phénomène en continu et de saisir les variations.

Durant la décrue, le nombre des échantillons peut être ré­

duit, car, comme nous l'avons vu, la valeur de la charge trans­

portée peut se déduire du débit.

Sur les figures 2 à 9, nous avons porté.pour cha~ue crue

étudiée l'hydrogramme couplé avec le transport solide en suspension.

CHARGE SOLIDE / DEBIT EN DECRUE

5

4

2

0,1

.• ' 0

o

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fig. 1

o '967

• '963 • '966

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Fig.2

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25/8/67

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21" 22"

Fig. 4

23"

Debit

Charge solide

26/8/67

DebitCharge solide

5 - 6 / 1X / 19 fi 7

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13" 14"

9/IX/67

Fig.8

16 "

Debit

Cha rge solide

(\1 1

• 11 1

18"

11 / IX /1967

Debit

Charge solide

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t 3 M 14" 15" 16 M 1 7"

Fig. 7

2 1

1 0,5°

(IJ (IJ

,"0) ...

:ft E3 l,S

Charge solide

Debit

12 / IX /1967

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111111

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25 5

-.. ------- -- ...... --~~L_-.....;.~~~-------------:'.':7";-------------;'i18;; ..:----..:..-....=.....:::::....:::....----~19 ..15"30 1

Fig. 8

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111

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1 Il

Fig· 92"

Debit

Charge solide

15_16 / IX /67

3"

14

VOLUME RUISSELE - TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION

Au cours de la saison 1967, huit crues nous ont permisd'étudier le volume ruisselé et la charge solide transportée ensuspension pour chacwrre d'elles (figure 10). Nous remarquons larelation qui existe entre ces deux valeurs.

Pour cette étude, nous avons classé les crues dans l'ordre

décroissant des volumes ruisselés et d'après la courbe moyennetracée sur la figure 10, nous en avons déduit pour chaque volume

ruisselé le poids du matériel solide transporté en suspension.

Ces valeurs sont consignées sur le tableau

Date

Vr = volume ruisselé en m3

Tonnes = poids transporté en suspension

Vr %= pourcentage relatif du volume ruisselé de chaque

crUEl.

Tonnes % = pourcentage relatif du transport solide en.

suspension de chaque crue

E % = pourcentage du volume de cha~ue crue par rapport

à l'écoulement annuel

Vr % c = valeurs cumulées de Vr %

Tonnes %c = valeurs cumulées de tonnes ~

E %c = valeurs cumulées de E %.

1(.0.000

..tO.Q6D

../0.000

1000

(00000

~ooo

.tDOO

o

1967

TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION

EN FONCTION DU VOLUME RUISSELE-fODD

800

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(,.00

Joo0, fi.

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//

//

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Fig.10

"0 "0 10 -f00 JooTonnes

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1S'oH 81, H'o 3-/J ~bO (),5"~O

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30 ·4 4 .2~o 1,(5"0 ./.,1411 1,Oll o -(b~ 13,06& g5','H 'U"l ~ao 01 f.2.0,15"-6 "3 'U-o 3, HO 4, '} i3 0, ~.2.0 O,1S1 U',oS1 gb. 5641 -24·6 0210 0, <j-(()

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1

17

Nous arrivons pour 1967 à un total de 197.720 m3 ruisselés

correspondant à un transport solide en suspension d'environ 375

tonnes ..

Remarques

1° - le volume ruisselé de la crue du 26 août donné sur le ta­

bleau correspond au volume total ruisselé lors des 2 crues consé­

cutives, alors que le volume ruisselé donné sur la figure 4 ne

représente que la première de ces crues.

2° - pour les volumes ruisselés inférieurs à 1.490 m3 (valeur

du 9 septembre) la courbe de la figure 10 a été prolongé par un

trait discontinu n'ayant pas de poids transporté correspondant

à ces volumes ruisselés.

En fait, les crues extrêmes échantillonnées s'étendent de

1490 à 49400 m3 et Glles limitent 88,9 %du volume ruisselé pen­

dont l'année (voir tableau). De plus, signalons que les huit crues

étudiées représentent à elles seules près de la moitié du volume

ruisselé annuel et la crUG du 12 septembre en particulier, le

quart du total pour 1967.

Nous pouvons admettre que notre échantillonnage, réduit

en nombre, est représentatif de la saison.

3° - à titre de comparaison, nous avons déduit d'après les vo­

lumes ruisselés en 1963 et 1964 les valeurs du transport solide

en suspension, ceci en utilisant les valeurs données par la fi­

gure 10.

Los résultats des années 1965 et 1966 n'ont pu être établis

car les résultats hydrologiques ne sont pas en notre possession.

18

IMPORTANCE DES CRUES

Portone les valeurs des pourcentages du transport solide ensuspension à la date de cha~ue crue. A l'examen de la figure 11,nous constatons ~ue les premiers évènements intéressants se situentfin avril et mai, provo~ués par les premiers orages du début de lasaison des pluies. Ensuite, nous retrouvons une densité plus impor­tante de crues au maximum de la saison des pluies, c'est à dire enaoût-septembre. Cette période passée, cha~ue crue prise individuel­lement ne provo~ue plus un transport solide important.

Le fait le plus marquant vis à vis de l'importance des cruesréside dans la nette prédominance d'un évènement ~ui provoque àlui seul la moitié de l'évacuation annuelle.

Comme nous l'avons indiqué plus haut, nous avons calculépour les années 1963 et 1964, les valeurs du transport en fonctiondu volume ruisselé à partir de la figure 10. Ces valeurs donnéesseulement à titre indicatif nous conduisent à comparer la figure 11aux figures 12 et 13.

L'année 1963 nous donne une allure générale très semblableà 1967 avec des crues nombreuses en août-septembre et une crue quireprésente près de 50 %du transport total.

Au cours de l'année 1964, l'effet de la grosse crue, situéènormalement en août-septembre, est amorti par la présence d'unecrue assez exceptionnelle en mai correspondant à une pluie de 71 mmprécédée quelques heures auparavant par une pluie de 23 mm. A cettepériode de l'année, ~ui correspond au début de la saison des pluies,les orages sont fréquents, et dans le cas présent, nous sommes dansl'excellentes conditions de saturation ce qui entraine un fort coef­ficient de ruissellement.

Si nous ne considérons plus les crues prises individuelle­ment, mais la somme des volumes ruisselés et tonnages transportésà la fin de chaque quinzaine (figures 14 et 15), nous constationsqu'à la période de plus grand volume ruisselé correspond le plusfort tonnage transporté en suspension. Si nous plaçons ces deux va­leurs en parallèles, nous notons l'écart qui existe en avril-maientre les volumes ruisselés et leur transport. De même, les volumesruisselés en juillet-août dont la somme est du m~me ordre de gran­deur que celui de début septembre ne donnent même pas la moitié dutotal transporté durant cette période.

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POURCENTAGE DU TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION

Fig.11

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J

1963

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POURCENTAGE DU TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION

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1964

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POURCENTAGE OU TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION

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1967

VOLUME RUISSELE

Fig. 14

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J F M A M J J A s o N o

1967

TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSION

Fig. 15

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...

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1963

TRANSPORT SOLIDE EN SUSPENSIONFig. 16

oNosAJJMAMFJ

. . .........--

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.......-

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150

100

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200

1964

TRANSPORT SOLI DE EN SUSPENSIONFig. 17

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o

o

o

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x

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x

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4

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4

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25 4 1963

x 1964

o 1967

5

Fig. 18

10 15

27

La quantité de matériel transporté en suspension sur une

quinzaine ou toute l'année ne dépend pas uniquement du volumeruisselé mais de l'importance relative du volume de chaque crue.

Sur les figures 16 et 17, nous avons représenté les valeurscumulées par quinzaine du transport solide en suspension pour les

années 1963 et 1964.

ECOULEMENT - HUISSELLEr.IENT - TRANSPORT

Comme nous l'avons indiqué, le transport solide en suspen­sion n'est effectué que par les crues. Le volume ruisselé parcGlles-ci pendant toute l'année 1967 représente 7,62 %du volumeécoulé sur le bassin. Nous pouvons noter la faible part que repré~

sentent les crues vis à vis de l'écoulement annuel.

En nous reportant au tableau, nous constatons que la plus

grosse crue représente en volume 1,9 %de l'écoulement annuel etprovoque plus de 50 %du transport en suspension.

Sur la figure 18, nous avons porté les valeurs corres­pondant à tonnes %c et E %c du tableau.

Nous avons également indiqué les valeurs de 1963 et 1964afin de montrer pour ces 2 années l'importance du transport vis à

vis du ruissellement et de l'écoulement.

Sur la figure 19, nous avons porté les valeurs des pourcen­tages des volumes ruisselés et tonnes transportées cumulés. Nouspouvons remarquer la constance des résultats des années 1963, 1964et 1967 pourtant très différentes dans

les volumes ruisselés annuels- le nombre des crues

- la répartition des crues en cours d'année

l'importance relative des crues au cours de chaqueannée.

•

%Tonnes-{GO

10

So

10

+

.so

•

o+

30

o

So

Fig. 19

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+o

10

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• 1963+ 1964

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50

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• RuissellenlentIl Transport solide

en suspension

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o

o

..

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0

J.J F M A M J J A S 0 N 0

1967

Fig. 2,0

30

PLUVIOMETRIE - RUISSELLE~lliNT - TRANSPORT

Sur la figure 20, nous avons porté pour l'année 1967,groupés par quinzaine, les pourcentages cumulés de la pluviométrie,du ruissellement et du transport solide en suspension.

La pluie se répartit de façon assez uniforme sur la saisonavec un épisode plus marqué de juillet à fin septembre.

Le ruissellement se place dans une période plus courte quiest cependant moins concentrée que celle du transport. Pour cedernier, sa durée se résume en grande partie à un mois situé à

cheval sur août et septembre.

Si nous ramenons les pQurcentages du ruissellement et dutransport au pourcentage de pluie échelonnée sur l'année, nousremarquons que les 10 premiers %de la pluie (tombés en débutd'année) sont sans effet sur le ruissellement, et à plus forteraison sur le transport. Puis, nous avons un accroissement duruissellement et du transport, mais pour ce dernier, l'effet estmoins sensible. Ceci est valable jusqu'à environ 60 a;~ de la plu­viométrie annuelle. A partir de ce seuil, entre 60 et 80 %de lapluie, nous passons de 40 à 80 % pour le ruissellement et de 20à 90 % pour le transport (figure 23). Ainsi, une gran.de partiedu ruissellement et du transport n'est causée que par une faibleproportion des précipitations.

Pour les années 1963 et 1964, les valeurs comparativesaux figures 20 et 23 sont portées sur les figures 21 et 22 d'unepart, 24 et 25 d'autre part.

%100

A ê 0.A

0 Pluie 0

A Ruissellement A90

• Transport solideen suspension 0

10A

• 0

70 0A

60

0•

50

o·

400 A

0JO

0

200

0

AA

10 00

0 A •0 0 0 A •.

J F M A M J J A S 0 N 0

1963

Fig. 21

%100 .f- of. •• ++ 0+ 0

0 Pluie +++ Ruissellement 0

Transport solide 0•

en supenslon 0

080 0

700

+

800

+ •0

!JO •.+•

40

0

00

30

0 + + +20

0

• •T +

0

10

0 0

J F M A M J J A S 0 N 0

1964

Fig. 22

%100

90

10

70

80

50

" Ruissellement• Transport solide

en suspension

1967

Fig. 23

A

%100

90

•

70

60

50

40

30

20

10

.6. Ruissellement

• Transport solideen suspension

.6..6.

.6.

A

A A

10 20

.6..30

.6. •

40 50

1963

Fig. 24

60 70 10 90 100

%Pluie

%100

A ,Ruissellement• Transport solide

en suspension

•A A

70

A

80

A •

50

A

•~o

30

20

'0

A

10 20 30 ~o 50

1964

Fig.2S

60 70 10 tO 100

%Pluie

CONCLUSION

Les modalités du ruissellement et leurs effets sur l'éro­sion globale ont pu être expliqué au cours de cette étude, celle-cinous a permis d'établir un bilan de l'exportation des élémentssolides transportés en suspension.

Les principaux résultats obtenus sont les suivants:

Mise en évidence d'une relation entre la charge solide uni­taire et le débit en décrue.

Le poids du matériel transporté en suspension est fonctiondu volume ruisselé de chaque crue

Evaluation du transport en suspension au cours de l'année

- 20 %de .la pluviométrie ont pour conséquence 40 %duruissellement et 70 %du transport solide en suspension

Une crue représentant moins de 2 %du volume écoulé annuelexporte 50 %du transport en suspension.