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mardi 5 décembre 2006

Soil erosion risk mapping

-- methodology and validation --

mardi 5 décembre 2006 > 2

Context

30/07/2003 : law n°2003-699 on natural risks, toward a soil conservation strategy

12/02/2005 : Application (Decree) of the law, necessity to map soil erosion risk under the responsibility of the department 1-5 k km²)

10/2006 : European soil framework directive (mapping of soil threats)


Context0. Contexte

Cerdan O, Le Bissonnais Y, Desprats JF, Surdyk N, Souchère V, Antoni V, Arrouays D, King C, Bouguignon A.


Methodology

Choice of a modelling approach

Sensitivity analysis of the model

Application and validation in two départements (Oise and Hérault)

0. Contexte


Existing approaches

> expert• Hot spot, GLASOD (questionnaire)

> Modelling• PESERA• CORINE

> Empirical• Plot data base

>Cognitive models/ Expertise• INRA, Lebanon


INRA Model (Fr Entière)1. Méthodologie Nationale

topography land use crusting erodibility

soils pedotransfert rules

Decision tree

Sensitivity to erosionDecision tree

climate

erosion risk


Expert system


Adaptation et validation régionale2. Application au niveau régional/départemental

1.Sensitivity analysis of the model structure

2.Sensitivity analysis on the input data (resolution, nature)

3.Validation (national database of sinister declaration)

4.Expert based validation


Model framework

> alternative more « Physically based » approach more promising in the long run but the decision tree seems the more robust

> Improvement are needed in the choice of the input data used to describe the soil, topography and climate


Regional data2. Application au niveau régional/départemental

SOILS : Soil maps 1/1000000 – 1/50000

TOPOGRAPHY : DEM resolution, lateral connectivity (contributing area, )

SOIL USE : CORINE Land Cover, remote sensing

Climate : rain amount, rain intensity, one-in-two-years rainfall event…


Scenario for the sensitivity analysis

Scen

ari

Rés

olut

ion

MN

T

CLC

Sols

Sens

ibili

té

Met

eo

Alé

as

clas

se p

ente

Aire

dra

ine

codé

e

Aire

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Cor

ine

1990

Cla

ssif

Spot

Cor

ine

2000

batta

nce

1/

2500

00

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ibili

té

1/25

0000

S

Ann

uel

2 A

NS

5 A

NS

R

1 50 m X X X X 1 8 50 m X X X X 1 9 50 m X X X X 1

10 50 m X X X X 1 13

(16) 50 m X X X X X 2 14 50 m X X X X X 1 15 50 m X X X X X 1

4 250 m X X X X 1

5 20 m X X X X 1

11 20 m X X X X 1

12 20 m X X X X 1

Influence de la résolution Influence de l'aire drainée Influence du couvert végétal Influence de la météo


Input for topography

carte de la battance

pedotransfert

SOIL

Topography Land use erodibility

Decision tree

Soil erosion risk

SlopeDEM 250 m

DEM 50 m

DEM 20 m

Contributingareas.

Weightedcontributingareas

Carte des pentes

Carte des pentes

Carte de l'aire drainée.

4

1

9

10

5

11

3. Topographie – amélioration de la résolution


Slope map 250 m DEM Slope map 50 m DEM

DEM resolution3. Topographie - Amélioration de la résolution


Scenario 1 (MNT 50m) et 4 (MNT 250m)

Carte des différences : scenario 4 – scenario 1

Carte de la sensibilité àl’érosion à partir du

MNT 50 m(scenario 1)

Carte de la sensibilité àl’érosion à partir du

MNT 250 m(scenario 4)

3. Topographie - Amélioration de la résolution


4. L’occupation du sol

Land use

carte de la battance

règles de pédotransfert

carte des sols

carte de la topographie

Carte de la topographie (pente/aire

drainée)

carte d'érodibilité

arbre de décision

carte de sensibilité àl'érosion

Carte de l’occupation du

sol 1990

CORINE 1990

SPOT 10 m

8

10

12

Carte de l’occupation du

sol 2000

CORINE 2000

Classif de l’occupation du

sol SPOT


Scenario 8 avec CORINE 1990Scenario 10 avec CORINE 2000

Evolution of land use 1990 - 2000


6. L’érodibilité

Erodibilité des sols

Erodibilité(carte de France 1/1.000.000)

Résultat grossier à l’échelle d’un département

Donnée ancienne (40 ans)Information de base peu précises)

Erodobilité 2000(BD Sols INRA 1/250.000)

Échelle réelle du 1/100.000 au 1/250.000Prise en compte de données de terrain

densesDonnées récentes


Scenario 14 : Période de retour 2 ans

Scenario 15 : Période de retour 5 ans

Erosion risk8. Calcul de l’aléa


http://www.prim.net/professionnel/procedures_regl/export_gaspar/

Nombre de coulées par commune

Validation : Muddy flows (declarationsCATNAT)

9. Aléa intégré


Nombre de coulées par commune

9. Aléa intégré

Population

R2 = 0.3344

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Pop 1999Linéaire (Pop 1999)

Validation: Muddy flows (declarationCATNAT)


10. Validation

local expert Validation Introduction1. Quelle est votre zone d’expertise□ le département□ un secteur du département

Tracer cette zone sur une carte vierge du département de l’Hérault

Mét

hodo

logi

e A

. Col

mar


Phénomène érosion

2. Y a-t-il des phénomènes d’érosion dans votre département ou votre zone d’expertise

3. A quelles saisons ont lieu ces manifestations ? □ Printemps □ Été □ Automne □ Hiver

4. Sur quelles cultures y a-t-il le plus d’érosion ?□ vignes □ prairies □ céréales □ plantes sarclées (maïs…) □ terres nues, jachères

□ cultures annuelles □ cultures légumières

5. Importance du phénomène :- Quelle surface (%) occupe t’il sur votre zone d’expertise ?- Se répète-t-il souvent dans le temps ?- Est-il important en termes d’impacts ?

□ Impacts environnementaux□ Perte de sol □ Qualité de l’eau □ Autres

□ Impacts agronomiques

6. Quels sont selon vous dans l’Hérault les différents facteurs de l’érosion parmi cette liste ?□ Pente □ Sensibilité à la battance □ Occupation du sol □ Pratiques agricoles□ Précipitations □ Autre

7. Pouvez-vous les classer par ordre de responsabilité de l’érosion sur votre zone d’expertise ?

8. Comment se manifeste l’érosion dans les zones à fort aléa ? □ dépôt de terre à l’aval des parcelles □ ravines visibles dans les champs□ atterrissement sur route □ coulées de boue avec dégâts□ Autres

10. Validation


Votre zonage9. Pouvez-vous dessiner sur cette carte les zones d’aléas érosifs les

plus forts (ravines, coulées de boue, …)? Outil : carte vierge du département

10. Validation


Réaction par rapport au zonage existant

10. Le zonage décrit par le modèle IFEN-INRA vous semble t’il valide ? Outil : carte de l’aléa érosion du département de l’Hérault

11. Pouvez-vous zoner les principales régions de votre zone d’expertise qui sont sur ou sous-estimées ?

12. Quels facteurs de terrain pourraient expliquer les différences entre les tracés du zonage sur la carte et celui de votre zonage ? Entre les valeurs de deux zonages ?

Questionnaire10. Validation


11. Conclusions

Méthodologie INRA apporte une démarche cohérente pour un zonage départemental

Importance de la nature et de la résolution des données

Inadéquation de l’utilisation des données catastrophe naturelle pour la validation du zonage de l’aléa

En attente des résultats de la validation par l’expertise locale

Conclusions


11. Conclusions

TOPOGRAPHIE :1. Intérêt de la résolution : apport du MNT 50 m

meilleure caractérisation de la pente2. Intérêt de la prise en compte de l’aire drainée ruisselante

prise en compte des phénomènes de concentration du ruissellement

OCCUPATION DU SOL :Intérêt des mises à jour de Corine Land Cover

BATTANCE ET ERODIBILITE:Nécessité d’intégrer des données régionales plus précises (BD sols au

1/250.000)

PLUVIOMETRIE :Prise en compte de données précisés adaptées au contexte local : plusieurs

types d’analyses possibles (événements récurrents ou exceptionnels)

Conclusions

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