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Paysage ondulant très doux des régions crayeuses de Champagne (secteur de Chalons-en-Champagne, Marne, 2006). © BRGM - François Michel

Analyse de l’érosion des sols sur le vignoble champenois de la Marne (51)

18.10.2017
La Direction Départementale des Territoires de la Marne (DDT 51) a noté un nombre significatif d’arrêtés de catastrophe naturelle, liés au ruissellement et à l’érosion des sols en particulier dans les communes viticoles du champenois.

Bassin  versant de Dizy/Champillon. Transect entre le plateau et la vallée de Marne. © BRGM (2005)

Bassin  versant de Dizy/Champillon. Transect entre le plateau et la vallée de Marne. © BRGM (2005)

Contexte

La DDT de la Marne et le Comité Interprofessionnel des Vins de Champagne (CIVC), qui ne possèdent actuellement que très peu d’éléments techniques ou cartographiques sur ces phénomènes, souhaitent pouvoir maîtriser ce risque, devenu prioritaire, ce qui nécessite d’en avoir une connaissance approfondie.

La Direction Départementale des Territoires de la Marne a donc sollicité le BRGM pour réaliser une évaluation de l’aléa érosion des sols dans le champenois, en collaboration avec le GEGENA2 (Groupe d’Étude sur les Géomatériaux et Environnements Naturels Anthropiques et Archéologiques) de l’URCA (Université de Reims Champagne-Ardenne).

Objectif

L’étude de la problématique liée à l’érosion des sols sur le vignoble champenois et en particulier sur les zones d’érosion en amont des villages vise à disposer d’éléments de connaissance nécessaires pour proposer des pistes d’amélioration pour la gestion des bassins versants tant sur le plan technique qu’économique.

L’objectif de définir les volumes d’eau ruisselés sur le bassin versant et d’approcher au mieux la perte de sédiments implique de mener les investigations à l’échelle du parcellaire. Ces éléments apparaissent, en effet, déterminant pour rechercher des solutions préventives douces et efficaces et économiquement réalisables.

Programme des travaux

Une première analyse de l’aléa, basée sur les données issues de la carte de ruissellement produite par le CEREMA en 2012, les données pluviométriques de MétéoFrance et des analyses de perméabilité et de pluies réalisées par l’université, a été menée à l’échelle départementale.

Cette première carte a permis de mettre en évidence des zones viticoles particulièrement sensibles à l’érosion, pour lesquelles une seconde phase de collecte de données a été mise en œuvre :

  • données climatiques : plusieurs stations selon plusieurs périodes de retour (5, 10, 20, 30, 50 et 100 ans), pour des durées d’épisodes pluvieux de 6 mn, 10 mn, 30 mn, 1 heure, 12 heures, et 24 heures. Cette analyse a conduit à définir 2 scénarii de pluie : orages estivaux intenses tombant sur sols secs à faiblement humides et pluies peu intenses tombant en été, au printemps ou en hiver sur sols saturés.
  • campagne de terrain pour mesurer la perméabilité des différentes formations pédo-paysagères  : plus de 200 mesures ont été réalisées.

Ces nouvelles données, associées à la topographie (MNT à 5 m), à l’occupation des sols et à la texture simplifiée des sols, prenant en compte les glissements de terrain, ont été implémentées en tant que données d’entrée du modèle de Transfert Sédimentaire WATERSED. Ce modèle a permis de réaliser une analyse plus fine, à l’échelle des 212 communes viticoles de la Marne, de l’aléa érosion. Suite à cette modélisation, les zones à enjeux (essentiellement les zones habitées) situées en contrebas des versants présentant de forts taux de ruissellement et d’érosion ont été ciblées.   

Deux bassins versants, situés sur les communes de Sermiers et de Dizy, ont ensuite été choisis pour faire l’objet d’une cartographie parcellaire des modes de culture viticoles (enherbé, semi enherbé, désherbé, écorce, labour). L’objectif de cette dernière phase était de démontrer l’impact des techniques de conservation des sols (enherbement de l’inter-rang et des tournières) sur la réduction du ruissellement et de l’érosion des sols à l’échelle de la parcelle et du bassin versant, à partir de la modélisation de plusieurs scnénarii d’occupation des sols.

Résultats obtenus

La première phase de l’étude a permis de réaliser une cartographie départementale de la sensibilité des sols à l’érosion grâce au modèle MESALES.

La seconde phase de l’étude, mise en œuvre sur les 212 communes viticoles de la Marne, a permis de discriminer 361 bassins versants selon la localisation des enjeux et l’occupation du sol. Elle a aussi permis de sélectionner des bassins versants pertinents pour une modélisation à fine échelle (présentant des enjeux et notamment des zones urbanisées à l’exutoire).

Ces modélisations fines, mises en œuvre sur les bassins versants viticoles situés sur les communes de Sermiers et de Diz, ont permis de calculer les volumes écoulés et le transfert sédimentaire occasionné par les différents événements simulés à l’échelle de la parcelle et du bassin versant. L’objectif était de montrer l’impact des transferts de sédiment et du ruissellement, en fonction du phénomène climatique, de l’état d’imbibition des sols et de l’occupation des sols (seule variable contrôlée par les actions anthropiques).

Grâce à cette étude, il est désormais possible de mesurer l’impact des travaux menés depuis 15 ans, résultant d’aménagements lourds (réservoir) ou de la mise en place de techniques conservatoires par les vignerons (accroissement de l’enherbement des vignes, enherbement quasi-systématique des tournières).

L’outil de modélisation permet de démontrer l’impact positif des efforts consentis pour la mise en place de ces mesures dites douces. Les conséquences directes constatées sont :

  • baisse du niveau de production du ruissellement et de l’érosion des sols ;
  • réduction de l’envasement des ouvrages tampons et donc des coûts d’entretien pour les Associations Syndicales Autorisées (ASA) ;
  • baisse de l’érosion au niveau de l’exutoire ;
  • réduction du risque pour les biens et les personnes en aval.

Cette méthode robuste de modélisation de l’érosion des sols à l’échelle de la parcelle permet d’alimenter la mise en place d’une politique de gestion du bassin versant. Il est en effet possible de connaître les pourcentages d’enherbement nécessaires à la réduction d’un volume donné d’eau ruisselée ou de terres érodées. De plus, la quantification des bénéfices liés à l’emploi de techniques douces permettrait d’envisager de dimensionner des ouvrages de protection moins conséquents et donc moins onéreux.

Enfin, ce modèle est reproductible et peut se décliner à l’ensemble du vignoble champenois, comme à d‘autres vignobles.

Cartographie de la perméabilité des sols en fonctions des unités pédo-paysagères (Ks en mm/h). © BRGM

Cartographie de la perméabilité des sols en fonctions des unités pédo-paysagères (Ks en mm/h). © BRGM

 futur). © BRGM

Scénarii des pratiques culturales appliquées sur les vignes du bassin versant de Dizy (1 : passé, 2 : actuel, 3 : futur). © BRGM

Cartographie du transfert sédimentaire pour le Scénario 1 et le Scénario 3 lors d’une pluie de temps de retour 100 ans sur le bassin de Dizy. © BRGM

Cartographie du transfert sédimentaire pour le Scénario 1 et le Scénario 3 lors d’une pluie de temps de retour 100 ans sur le bassin de Dizy. © BRGM

PARTENAIRES

DDT de la Marne

Université de Reims Champagne-Ardenne

RAPPORT PUBLIC

BRGM/RP-66688-FR - Analyse de l'érosion des sols sur le vignoble champenois de la Marne (51) - Télécharger le rapport

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