Relationship between small dam efficiency and gully erodibility of the lithologic formations covering their watershed

Abstract

Soil conservation strategy in the semi-arid areas of central Tunisia has focused on the construction of numerous hill reservoirs. However, limited rainfall combined with severe soil erosion is jeopardizing the usefulness of hill reservoirs such that there is an urgent need to undertake further studies into the location and efficiency of small dams. The paper reports investigations into the relationship between location of the dam and the underlying lithology of the catchment areas with the dam efficiency. A gully erodibility factor has been proposed for nine groups of lithological formations identified and a watershed lithologic number was computed as the product of seven watersheds for which 1:50,000 scale lithological maps were available. A significant linear relationship was determined between the watershed lithologic number and the efficiency of the small dams, indicating that an accurate lithological survey prior to small dam planning can be used to indicate the dam's likely efficiency and to plan any necessary soil and water conservation works in the catchment areas.

Résumé

L'irrégularité et la rareté des pluies viennent s'ajouter à l'érosion importante des sols dans les zones semi-arides tunisiennes pour rendre problématique la mobilisation des eaux de ruissellement par les lacs collinaires. Des centaines de lacs collinaires sont construits et vont l'être dans ces zones. Un bon critère de choix du site d'un lac collinaire serait son efficience qui peut être définie par le rapport du volume d'eau sur le volume de sédiment apporté au lac collinaire par unité de temps et de surface de son bassin versant. Nous avons déterminé cette efficience pour 15 lacs existants qui ont été équipés depuis 1994 par des stations hydrographiques et météorologiques. De 1994 à 1998 deux à trois mesures bathymétriques ont été effectuées et ont permis de déterminer le taux de sédimentation de ces lacs entre les mesures. Le calcul du bilan hydrologique au niveau des retenues des lacs ont permis de déterminer les apports d'eau au cours de ces périodes. Nous avons trouvé que le coefficient d'efficience des 15 lacs collinaires varie en fonction du lac collinaire mais aussi du taux de retention des sédiments des eaux déversés à partir de l'évacuateur de crue. Pour un taux de rétention de 50%, le coefficient d'efficience des lacs collinaires a varié de 4.13 pour le lac Sadine2 à 48.3 pour le lac El Gouazine. De plus, nous avons défini un numéro lithologique pour chaque bassin versant en utilisant un indice de sensibilité à l'érosion par ravinement de ses formations lithologiques pondérées par leur superficie. Des régressions linéaires significatives ont été établies entre le numéro lithologique du bassin versant et l'efficience de son lac collinaire. Ces équations peuvent être utilisées dans toute programmation future de choix du site de lacs collinaires en déterminant leur efficience connaissant leur couverture lithologique.