Rates and predictability of ephemeral gully erosion in two contrasting environments

Résumé En Fr

Summary Ephemeral gully erosion in agricultural land is an important source of sediment that is frequently being overlooked and not accounted for in soil erosion studies. However, there is field evidence that ephemeral gully erosion is responsible for significant soil losses. On the other hand, little is known about the factors controlling ephemeral gully erosion. In addition, the relative contribution of ephemeral gully erosion to total sediment production in agricultural catchments has not been assessed. The aim of this study is to assess the relative importance of ephemeral gully erosion in two different environments. In this study we use aerial photographs to estimate the relative importance of ephemeral gully erosion in topographically defined flow paths in the sediment budget of some study catchments. These study catchments are located in Southern Portugal with a dominance of lithosols and Central Belgium where loam and sandy loam soils prevail. The field data indicate that erosion in topographically defined drainage lines is the dominant sediment source and causes the major erosion threat in the loam belt of Belgium and for the stony soils in the Alentejo region of south Portugal ; the ratio between the soil loss due to ephemeral gully erosion and rill- interill erosion ranges between 0.4 and 2.3 for the Belgian study sites and between 4.5 and 5.2 for the Portugese catchments. Therefore, the importance of erosion in drainage lines has to be taken into account when planning erosion control measures at the catchment scale. The observed pattern of ephemeral gully erosion can not be explained by using the available rill erosion equations. However, in the loamy region of Belgium the pattern of ephemeral gully erosion can be predicted by using the product of upslope contributing area (A) and the slope gradient (S) which is a measure for the erosi vity of the concentrated flow. In Portugal however, the pattern of ephemeral gullies can be predicted by a combination of A. S (measure for the erosivity of the overland flow) and a measure of soil saturation (ln(A/S)). The soil profile is not very deep and is overlaying an impermeable rock layer. These results indicate that erosion in topographically defined concentration lines in Belgium is mainly the result of Hortonian overland flow while in Portugal soil saturation and related seepage forces seem to be the dominant incision mechanism.

La détermination des facteurs contrôlant le développement de ravins temporaires au Portugal et en Belgique centrale a été faite en utilisant des photos aériennes. Bien que l'érosion causée par des ravins temporaires dans des terrains cultivés soit un processus d'érosion important, ce processus est souvent ignoré dans les études sur les taux d'érosion. Cependant, plusieurs campagnes de terrain montrent que les ravins temporaires produisent des quantités de sédiments non négligeables. Jusqu 'ici, les facteurs influençant le développement de ravins temporaires demeurent encore très mal connus ainsi que la contribution relative de cette forme d'érosion aux pertes de terre totales au sein d'un bassin-versant. Une étude portant sur quelques bassins-versants a été menée afin d'analyser l'importance relative de l'érosion par des ravins temporaires, localisés dans des emplacements prédéterminés par la topographie. Les bassins- versants sont situés dans le sud du Portugal (lithosol) et dans le centre de la Belgique (sol limoneux et sablo-limoneux). Les résultats montrent que l'érosion par ravins temporaires est la source dominante des sédiments érodés et qu 'elle constitue la plus grande menace pour les sols limoneux de Moyenne Belgique et les sols pierreux du Portugal. C'est pourquoi dans le planning des mesures anti-érosives au sein d'un bassin-versant, il faut tenir compte de l'importance de cette forme d'érosion. La distribution spatiale et le taux de sédiment produit par des ravins temporaires ne s 'expliquent pas en utilisant les équations disponibles pour les rigoles. Dans le centre de la Belgique, la localisation de ravins temporaires peut être