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Experimental evidence of deep infiltration under sandy flats and gullies in the Sahel

Authors :
Stéphane Boubkraoui
Michel Vauclin
Bernard Cappelaere
Okechukwu Amogu
David Ramier
E. Le Breton
S. Bousquet
Sylvie Galle
Nicolas Boulain
Ibrahim Mamadou
Jean-Paul Laurent
B. Ibrahim
Thierry Lebel
Guillaume Quantin
Luc Descroix
HYBIS
Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
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Transpore
Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement (2iE)
Hydrosciences Montpellier (HSM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de géographie physique : Environnements Quaternaires et Actuels (LGP)
Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
HMCI
'Programme National de Recherche en Hydrologie' of the French 'Ecosphère Continentale' program
AMMA project (African Monsoon Multidisciplinary Analyses)
European Project
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2iE
2IE
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Centre d'Etudes et d'Expertise sur les Risques, l'Environnement, la Mobilité et l'Aménagement (Cerema)
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Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of Hydrology, Journal of Hydrology, Elsevier, 2011, ⟨10.1016/j.jhydrol.2011.11.019⟩, Journal of Hydrology, Elsevier, 2012, 424-425, pp.1-15. ⟨10.1016/j.jhydrol.2011.11.019⟩, Journal of Hydrology, 2011, ⟨10.1016/j.jhydrol.2011.11.019⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

International audience; Despite the strong reduction in rainfall observed after 1968, the water table of some endorheic areas in the Sahel has been found to be rising over the last several decades. It has been previously demonstrated that this is due to land use changes which have led to a severe increase in runoff and erosion. In such areas, the excess in runoff causes a strong increase in the number of ponds, their sizes and thus, their duration. Ponds have been identified as the main zones of deep infiltration of water. The aim of this study was to investigate whether other areas of the Sahelian region could also be defined as deep infiltration ones as well, and then, whether they were contributing to aquifer recharge. Soil water content was surveyed for five consecutive years (2004-2008) by implementing a set of measurement devices at different depths. The hydrologic water balance was monitored at stream flow gauge stations located upstream and downstream of two small endorheic catchments. A temporal increase in runoff and erosion induced by the soil degradation following the replacement of bush vegetation by cultivated crops and fallow land areas was observed. This process led to the appearance of extended bare soil areas due to both aeolian and hydric erosion, triggering a strong reduction in soil infiltrability under millet fields and fallow lands as well as in the soil water holding capacity. It also resulted in the formation of a great number of gullies and sand sediment deposits in the endorheic areas. Measurements showed that sandy deposits correspond in fact to large areas of deep infiltration: tens of thousands of cubic meters of water infiltrated catchments of less than 1 km2. Runoff decreased by up to 50% in the sandy deposit areas, while infiltration (close to 1300 mm h-1) was observed up to depths of 10 m. These factors would raise the water table and significantly modify the surface and sub-surface components of the water cycle.

Details

Language :
English
ISSN :
00221694
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Hydrology, Journal of Hydrology, Elsevier, 2011, ⟨10.1016/j.jhydrol.2011.11.019⟩, Journal of Hydrology, Elsevier, 2012, 424-425, pp.1-15. ⟨10.1016/j.jhydrol.2011.11.019⟩, Journal of Hydrology, 2011, ⟨10.1016/j.jhydrol.2011.11.019⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d9a4430b7590e903c636b9073350b5ec