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La hausse des écoulements observée au Sahel pendant les années de sécheresse a amené de nombreux chercheurs à s’intéresser aux propriétés hydrodynamiques superficielles des sols et à leur impact sur les volumes ruisselés. Ce travail porte sur les processus responsables de la production du ruissellement dans deux bassins versants expérimentaux situés sur le socle cristallin de l’ouest du Niger. Il vise à caractériser le fonctionnement hydrodynamique à trois échelles spatiales emboitées. À l’échelle ponctuelle (50 cm²), l’étude porte sur l’infiltrabilité des couches supérieures (0-10 cm) du sol pour plusieurs états de surface. Sa valeur asymptotique est ici déterminée grâce aux mesures de conductivité hydraulique à saturation (Ks) effectuées in situ. À l’échelle de la surface élémentaire, les ruissellements produits sont mesurés sur des parcelles expérimentales de 10 m² tandis qu’à l’échelle du bassin versant (5 ha), les écoulements concentrés sont contrôlés par des stations hydrométriques installées à l’exutoire de ces bassins. Les mesures effectuées montrent que les conductivités hydrauliques sont faibles et varient de 10 mm.h-1 (valeur minimale, mesurée sur la croûte d’érosion ERO) à 40 mm.h-1 (valeur maximale mesurée sur la surface cultivée en moyenne sur la saison). Les coefficients de ruissellement sont en ordre inverse, de 0,60 sur ERO à 0,25 sur la surface cultivée. Les coefficients d’écoulement des bassins sont de 0,41 et 0,28, respectivement pour les bassins non cultivé et cultivé (culture pluviale). Les résultats obtenus à ces trois échelles sont cohérents et montrent la forte capacité de production de ruissellement des bassins étudiés qui découle de la faible infiltrabilité des états de surface et de la faible ré-infiltration, dans le réseau hydrographique, des écoulements produits sur les versants. Cette dernière ne représente ainsi que 4 % de la pluie annuelle alors qu'elle peut dépasser 50 % pour des bassins de même taille en zone sédimentaire. En conséquence, une pluie de 2 à 4 mm tombant sur ces bassins suffit pour générer de l’écoulement en raison de la faible épaisseur (moins de 20 cm) du dépôt sableux couvrant les lits des ravines. À l’échelle des surfaces élémentaires et des bassins étudiés, on note la quasi indépendance du fonctionnement hydrodynamique à l’état hydrique initial. The observed increase of the catchments flow values in the Sahel during the drought years has exacerbated the interest for the studies on the superficial hydrodynamic properties of soils and their impact onto runoff volumes. This work focuses on the processes responsible for the flow production within two experimental catchments situated in the granitic basement of Western Niger. It aims at characterizing the hydrodynamical functioning at three nested spatial scales. At point scale (50 cm²), soil surface infiltrability (0-10 cm) is determined for different surface features through hydraulic conductivity (Ks) measurements carried out in situ. At the plot scale, runoff is measured from 10 m² experimental plots while at catchment scale (5 ha), stream flow is controlled by stream gauges at the exutories. Measurements show low values of hydraulic conductivity ranging from 10 mm.h-1 (minimal value measured on erosion crusts ERO) to 40 mm.h-1 (maximal value measured on cultivated sites in seasonal average). Runoff coefficients are inversely ranked, from 0.60 on ERO to 0.25 on cultivated surface. Catchment scale runoff coefficients are 0.41 and 0.28 for the not cultivated and the cultivated basins, respectively. Results obtained at these three scales are consistent and reveal the strong runoff production ability of these granitic catchments resulting from both low point scale infiltrability and small re-infiltration of runoff water within the stream network. This last component represents only 4% of annual rainfall while it may reach more than 50% for sedimentary catchments of similar size. Within these catchments, thus, a 2-4 mm rainfall is sufficient to generate a flow at the outlet due to rather small (less than 20 cm) sand deposits covering the stream beds. Finally, both at the plot and at the catchment scales, hydrodynamical functioning was found quasi independent on the initial water content.

Soil surface characteristics (SSCs) have a strong influence on the infiltration properties at the soil surface. They can explain spatial variations in the infiltration processes observed under natural rainfall for relatively little-differentiated material and can help us to understand the surface and subsurface hydrology of landslides, representative of some of black marls landscapes of the French southern Alps. This paper presents the results of investigations into the influence of SSCs using careful morphological description, in situ tension-disc infiltrometry and statistical analysis (hierarchical ascending classification and stepwise discriminant analysis). The site studied is the Super-Sauze earthflow. The selected infiltration and runoff variables were described for 233 microplots chosen all over the earthflow. The results show that an approach based on a description of relevant variables influencing water infiltration can validate a typology based on ‘expert’ knowledge. Hydraulic conductivity at saturation was measured on 36 undisturbed soil cores and at low negative pressure heads on 83 microplots: the dispersion exceeds three orders of magnitude at each pressure head. A statistical analysis of the data set obtained by describing selected variables showed the relevance of the black marl descriptors when defining types of SSC that enable us to distinguish significant hydrodynamical behaviour. This leads us to suggest a distribution of hydraulic conductivity curves near saturation for each SSC type, which can be used as a key to distribute local hydraulic conductivity values adapted to black marl hillslopes. As well as the types of SSC at a microplot scale leading to types of hydrodynamic properties, the typology of combinations of SSCs at a coarser scale should lead to types of hydrological response and to identification of hydrological and geomorphological response units. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.

A better understanding of water and solute movement in soils is crucial to limit the environmental impact of agricultural practices. Th e objective of this study was to compare preferential fl ow in soil due to mobile-immobile water partitioning at various depths in two tillage systems. Since 2000, an agricultural fi eld has been divided into two plots cultivated using two tillage systems: conventional tillage with moldboard plowing (CT) and conservation tillage with disk harrowing (MT). Th e hydraulic conductivity at −1-cm matric head, K−1, and the immobile water content of diff erent soil compartments identifi ed with a morphological description in each tillage system were measured using tension disk infi ltrometers and a Br− tracer. Measurements were performed in 2005. A higher spatial variability of K−1 was observed in the CT plot than in the MT plot. Th e immobile water fraction at -1-cm matric head under CT ranged from 0.039 to 0.947 with a mean of 0.524 (CV = 55%). Under MT, the immobile water fraction ranged from 0.216 to 0.882 with a mean of 0.631 (CV = 30%). Soil structure variation due to plowing was found to signifi cantly infl uence the soil immobile water fraction under CT, while it was more uniform under MT at the 1-m observation scale.

Directeur de thèse : Stéphane Ruy *INRA Centre d'Avignon, Documentation, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diffusion du document : INRA Centre d'Avignon, Documentation, Domaine St Paul, Site Agroparc, 84914 Avignon cedex 9 Diplôme : Master

Devant le risque de dégradation des sols des nouveaux hydroagricoles du Ngalenka, notre étude porte sur la caractérisation de la conductivité hydraulique de ces sols. A cet effet deux méthodes ont été utilisées : la méthode de l'infiltrométrie à membrane et celle du Wind. L'infiltrométrie à membrane a permis de mesurer directement sur le terrain la conductivité hydraulique à saturation. Tandis que la méthode de Wind a permis l'estimation au laboratoire de cette conductivité hydraulique à saturation par l'ajustement de la courbe K(Theta) à partir du modèle de Van Genuchten. Les résultats montrent d'une part, une différence entre les valeurs de conductivité hydraulique mesurées sur le terrain et celles obtenus par la méthode de Wind. Cette différence est liée aux hypothèses de résolution de l'équation Wooding sur laquelle est basée la méthode de l'infiltromètre. Les essais de simulation par Unsatchem 1D effectués à paramètres hydrodynamiques obtenues par Wind montrent que ces sols évoluent vers une dégradation avec une accumulation de sels qui est indépendante des mouvements de la nappe d'eau. (Résumé d'auteur)

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