L'organisation des travaux a fait l'objet d'une concertation entre l'UMR "ESPACE" et le Parc national des Cévennes. Deux objectifs ont été assignés aux recherches : d'une part, décrire les aménagements anciens (terrasses sur les versants, seuils sur les thalwegs) et, d'autre part, définir les impacts qu'ils ont eus ou qu'ils exercent encore sur le milieu, que ces aménagements soient encore utilisés pour des cultures ou qu'ils aient été colonisés par la forêt.

La poursuite de ces objectifs nécessite d'appréhender les problèmes à deux échelles spatiales :

- L'organisation et l'état de conservation des systèmes de terrasses doivent être considérés sur un espace géographique large, afin de prendre en compte la diversité des conditions de mise en place et d'évolution, tant sur le plan physique (relief et lithologie notamment) que sur celui du facteur humain. Les observations réalisées par J.M. CASTEX sur différents sites références (Bonnevaux, sur gneiss ; Les Appens, dans la commune de Lamelouze, sur schistes ; Soudorgues, sur granite ; La Vielle, dans la commune de Saint-André-de-Majencoules, sur granite) sont encore, pour partie, en cours de traitement.

- L'étude des fonctionnements actuels (impacts des aménagements sur l'hydrologie et les sols) exige, pour sa part, de travailler de manière très fine, en quantifiant les phénomènes à l'échelle de la parcelle et du petit bassin versant. Les investigations ont été concentrées sur deux bassins versants témoins.


1 ) Les bassins témoins : la Vallée Obscure et le vallon du Rouquet

Au démarrage du projet TERRISC, notre choix s'est porté sur deux bassins versants déjà en partie équipés pour le projet "Ressource en eau" soutenu par le Syndicat mixte pour l'aménagement et la gestion équilibrée (SMAGE) des Gardons. Ce projet (N. GOMEZ et al., site internet) est articulé autour de la réhabilitation des seuils (tancats ou rascasses) qui barrent les thalwegs (Photo 11).

Ces deux petits bassins versants (3,95 km2 pour la Vallée Obscure et 1,00 km2 pour le vallon du Rouquet) sont situés dans le bassin du Gardon de Saint-Jean, en amont de Saint-Jean-du-Gard (Fig. 2). Le premier est riche en tancats (certainement plus de 1000), le second en est quasiment dépourvu.

Ces bassins sont constitués de roches cristallines : granite porphyroïde, partout dominant, orthogneiss, qui affleure largement dans la Vallée Obscure, et schistes métamorphiques. Ils présentent un relief accusé : altitudes de 815 m (au Mont-Brion) à 230 m pour la Vallée Obscure, et de 938 m (au sommet de Mortière) à 390 m pour le bassin du Rouquet. La figure 3 et les photos 12 et 13 donnent une idée du relief de la Vallée Obscure et du Vallon du Rouquet.

L'histoire du site de Valescure a pu être en grande partie reconstituée à partir du XIVème siècle (J.L. PONCE, 2006). Parmi les points importants, soulignons les indications relatives aux aménagements hydrauliques pour l'arrosage ou le drainage : de tels aménagements sont cités au début du XIVème siècle, et ils semblent très communs au milieu du XVIème siècle. Nous ne disposons cependant d'aucune indication sur la construction systématique de tancats dans la Vallée Obscure. Un document de 1621 fait état de bancels ruinés, ce qui est intéressant, mais bien sûr insuffisant pour se faire une idée de l'extension de ces aménagements. Enfin, il s'avère que la greffe des châtaigniers est introduite (ou réintroduite) au XVIème siècle, alors que le mûrier prend déjà de l'importance au XVIIème siècle. Ces deux cultures ne cesseront ensuite de se développer, du moins jusqu'à l'établissement du cadastre napoléonien. En 1843, dans la Vallée Obscure, les châtaigneraies couvraient 209 ha et les mûriers, 8,5 ha (superficies par projection sur un plan), soit respectivement 52,9 et 2,2 % du bassin versant.

Entre 1841 et 2001, la superficie considérée comme boisée a sensiblement augmenté dans le secteur du Rouquet, passant de 62,9 à 93,2 %, et cela en raison de la disparition des pâtures, qui avaient jadis ici une grande extension. Dans la Vallée Obscure, au contraire, entre 1843 et 2001, la superficie occupée par les bois a pratiquement stagné (Fig. 4). En effet, la Vallée Obscure présentait déjà un fort pourcentage de boisement, au sens large, en 1843. Cette constatation est cependant trompeuse, des réalités très différentes se cachant sous les termes de "bois" et de "châtaigneraie" à ces deux dates.

En 1843, la Vallée Obscure était exploitée avec grand soin par une population plus nombreuse qu'aujourd'hui (la Vallée Obscure comptait alors 11 mas habités). Elle était alors presque entièrement anthropisée et entretenue, bien que les premiers signes, ponctuels, de la déprise agricole se fussent déjà manifestés, certaines terrasses ayant été abandonnées à une recolonisation par le chêne vert.

L'élevage ovin, bien qu'ayant sans doute marqué depuis longtemps le paysage, n'est devenu la source majeure de revenu qu'à la fin du XIXème siècle, lorsque l'élevage lucratif du vers à soie et l'exploitation de la châtaigneraie périclitèrent. Mais il lui était impossible d'assurer le maintien sur place des habitants.

Aujourd'hui, l'espace boisé n'est pas beaucoup plus étendu qu'aux alentours de 1840. Le changement majeur tient dans la composition et dans l'état du couvert forestier Le chêne vert a très largement progressé. Les châtaigneraies subsistent surtout sous forme de taillis constitués à partir de rejets au niveau des souches. Les reboisements ont fait une place aux conifères, essentiellement dans le bassin versant du Rouquet, mais aussi dans la Vallée Obscure.

Mais derrière ces modifications qui pourraient être considérées comme mineures, s'est nouée une transformation radicale du paysage. Les arbres ne sont plus abattus. Les châtaigneraies ne font plus l'objet d'aucun entretien. Les "bois" de chênes verts ne constituent plus des espaces pâturés. Une réelle fermeture du couvert végétal s'est donc opérée dans un milieu déjà considéré comme boisé, par multiplication et croissance des arbres, mais aussi par envahissement de l'espace par les essences du maquis et le pin maritime. Autre élément important de l'évolution du paysage, l'extension de la forêt et sa densification ont masqué la plupart des éléments du paysage "construit" (tancats, terrasses, traversiers, et même beaucoup de mas), qui étaient voués désormais à une dégradation plus ou moins rapide.


2 ) Les aménagements anciens dans les secteurs témoins

Les terrasses, les traversiers et les tancats ont été cartographiés, ainsi que leur état de conservation. La figure 5 présente les observations effectuées dans la Vallée Obscure et au Rouquet.

31,6 % de la superficie de la Vallée Obscure, beaucoup moins dans le vallon du Rouquet, portent les traces d'aménagements en terrasses et traversiers. Les terrasses abandonnées ont été généralement colonisées par le chêne vert, alors que les secteurs à traversiers sont encore largement couverts de châtaigneraies, même si celles-ci ne sont plus exploitées.

Les terrasses ont eu une faible extension (43,1 ha dans la Vallée Obscure ; 8,4 ha dans le vallon du Rouquet), limitée à quelques secteurs à la topographie favorable, sur des replats coupant les versants ou très localement en fond de vallon. Quelques secteurs conservent des terrasses en bon état, mais celles-ci couvrent des superficies très réduites (6,0 ha dans la Vallée Obscure, 1,3 ha dans le vallon du Rouquet).

Les traversiers, qui protégeaient les châtaigneraies de l'érosion, ont souffert encore plus que les terrasses de l'absence d'entretien au cours des dernières décennies. Construits de manière sommaire sur des versants en pente forte, la plupart sont détruits ou pour le moins en très mauvais état.

Les ouvrages barrant les thalwegs, essentiellement des tancats, mais aussi quelques paissières (ouvrages destinés à la dérivation de l'eau pour l'arrosage) dans le vallon des Abrits, forment un ensemble remarquable. Du fait de l'encaissement des fonds de vallée, ces ouvrages n'ont pas permis la création de surfaces planes très étendues. Les tancats étaient étroitement intégrés à l'aménagement des versants. Les dépôts accumulés derrière les murs empêchaient la déstabilisation, par appel au vide, des premières terrasses au-dessus des cours d'eau, phénomène qui était tout particulièrement susceptible de se produire lors des épisodes de crue. Enfin, ces ouvrages servaient, comme les paissières, à dériver de l'eau pour l'arrosage des terrasses situées plus bas.

Construits généralement avec beaucoup de soin, et en utilisant des blocs de grande taille, les tancats sont pour une large partie d'entre eux assez bien conservés, ce qui a rendu possible la réhabilitation récemment entreprise sur plusieurs thalwegs de la Vallée Obscure (Photos 14).


3 ) Le réseau de mesure

Le dispositif installé dans la Vallée Obscure pour l'étude des phénomènes hydrologiques et de l'érosion mécanique est représenté sur la figure 6. On compte en outre une station hydrométrique, un pluviographe et un collecteur d'eau de ruisseau sur le bassin du Rouquet.

Au total, le réseau hydrométrique comprend actuellement six stations (Tab. I).

Trois d'entre elles ont une section naturelle : Valescure aval (Photo 15), Valescure amont, et Rouquet (Photo 16). La station de la Bastide a immédiatement bénéficié d'une section artificielle (Photo 17). Celle des Abrits a été réaménagée en juillet 2004, et celle du Cartaou en août 2005. Les trois seuils bâtis ont été réalisés par l'équipe chargée de la réhabilitation des tancats.


Tableau I - Stations hydrométriques de la Vallée Obscure et du bassin du Rouquet: date de mise en service et superficie contôlée (S).

Station	Valescure aval	Abrits	Cartaou	Bastide	Valescure amont	Rouquet
Mise en service	Août 2003	Février 2003	Février 2003	Mars 2004	Mars 2005	Mars 2003
S (km2)	3,93	0,62	0,56	0,26	0,93	0,59

La station située près de l'exutoire du ruisseau de Valescure aval est doublée par une station appartenant au Conseil Général du Gard. Les stations hydrométriques de l'UMR "ESPACE" comportent au moins une échelle limnimétrique et une centrale d'acquisition des données associée à une sonde de pression. De nombreux jaugeages ont été réalisés. Mais les courbes de tarage permettant de calculer les débits à partir des hauteurs d'eau enregistrées restent encore provisoires.

Les précipitations sont mesurées par des pluviographes à double auget reliés à une centrale d'acquisition. La surface réceptrice est de 400 cm2 à tous les postes (Château de la Vallée Obscure, Valescure aval, Perjurade).


4 ) Les résultats

Même si les précipitations ont été relativement faibles au cours des automnes 2004 et 2005, les données recueillies montrent combien les cours d'eau répondent rapidement et fortement aux précipitations (Fig. 7 et 8).

Depuis la mise en place de la station de l'UMR "ESPACE", le ruisseau de Valescure dans sa partie aval, a écoulé un débit instantané maximal de 7,0 m3/s (soit 1,78 m3/s/km2), le 3 décembre 2003.

Les écoulements ont été beaucoup plus violents le 9 septembre 2002. À la station du Conseil Général, qui venait d'être installée, le niveau de l'eau en pointe de crue a atteint 1,70 m, contre seulement 1,15 m le 3 décembre 2003. Par extrapolation de la courbe de tarage actuellement disponible, il apparaît que le 9 septembre 2002, le débit instantané maximal a atteint, et même sans doute dépassé, 14,5 m3/s (soit 3,6 m3/s/km2).

Deux piézographes, appareils destinés à enregistrer le niveau de l'eau dans le sol, ont été implantés en mars 2005 dans la partie inférieure d'un versant de rive droite du ruisseau de Valescure (voir Fig. 6), un peu en amont de la station hydrométrique du Valescure amont. Un troisième appareil a été mis en place en mai 2006. Les tubes sont enfoncés jusqu'à la roche cohérente, à des profondeurs allant de 64 à 88 cm.

Avec ce dispositif, nous cherchons à mettre en évidence les relations entre l'engorgement des sols et le déclenchement des montées de crue. En effet, les sols étant très filtrants, aucun ruissellement à la surface des versants n'est possible avant qu'ils ne soient saturés en eau. Seuls quelques secteurs particuliers (route, pistes, sentiers, roches à nu) échappent à cette règle.

Les vitesses de filtration des sols (vitesses d'infiltration en milieu saturé) que nous avons mesurées dans la Vallée Obscure au double anneau, sont comprises entre 480 à 2760 mm/h (médiane : 1067 mm/h pour 8 essais). Elles dépassent donc largement les intensités maximales des précipitations. Cela s'est vérifié sur une parcelle de ruissellement implantée par la DDE du Gard dans le bassin du Cartaou (voir Fig. 6), où aucun ruissellement superficiel significatif ne s'est produit pour des pluies artificielles d'une intensité allant jusqu'à 300 mm/h (P.A. AYRAL et al., 2005).

La figure 9 reproduit, à titre d'exemple, les données enregistrées lors des épisodes des 6 et 9 septembre 2005 par l'un des piézographes (Piézo 1, enfoncé de 76 cm) et par le limnigraphe du Valescure amont.

Les premières pluies de l'épisode ont provoqué un engorgement à la base du profil dans lequel se trouve le piézographe, alors que le ruisseau de Valescure amont n'a pratiquement pas réagi. Il n'y a donc pas de relation directe entre les informations fournies par les piézographes (à signification très locale) et les débits à l'exutoire d'un bassin versant de près d'un km2. La concordance entre les variations du niveau de l'eau dans le piézographe et celles du débit du Valescure amont a ensuite été beaucoup plus nette. Les pics de débit suivent souvent de très près, parfois de quelques minutes seulement, les hauteurs d'eau maximales dans le piézographe. On note cependant que les hauteurs d'eau maximales dans le piézographe ne correspondent pas aux pics de crue les plus forts. L'état initial des stocks d'eau dans le bassin versant constitue un facteur important. Le Piézo 1 apparaît représentatif des parties du bassin les plus réactives.

Début 2005, l'équipement de la Vallée Obscure a été complété par des parcelles de ruissellement (Fig. 10 ; Photo 18) et une station de mesure de l'humidité des sols par sondes TDR (Time Domain Reflectometry) avec enregistrement en continu. Les dispositifs sont implantés à proximité du Château de la Vallée Obscure (voir Fig. 6), sur d'anciennes terrasses de culture, encore jardinées en 2003-2004 et aujourd'hui enherbées.

Trois sondes TDR sont directement associées aux parcelles de ruissellement ; les autres ont été placées sur trois profils situés à une vingtaine de mètres des parcelles (Fig. 11). Complété par une centrale d'acquisition des données, cet équipement permet de suivre l'évolution de l'humidité des sols, aussi bien pendant les périodes pluvieuses que lors des phases de ressuyage et de dessiccation (Fig. 12).

À ce jour, aucun ruissellement ne s'est produit à l'exutoire des parcelles enherbées. En revanche, la parcelle travaillée a connu quelques épisodes efficaces, toujours pour des précipitations très intenses. Le 21 juin 2005, pour une pluie de 52,9 mm ayant présenté une intensité de 97 mm/h sur 30 minutes, le coefficient de ruissellement s'est élevé à 30,6 % et le taux d'érosion du sol, à 140 kg/ha. Sur un sol nu, même régulièrement biné, l'impact des gouttes de pluie provoque, lors des événements violents, la destruction des agrégats du sol en surface et le colmatage des pores (phénomène de glaçage), ce qui ralentit l'infiltration des eaux.

En dépit de la très forte perméabilité des sols et de la protection que leur assure presque partout un couvert végétal dense, les phénomènes d'érosion sont loin d'être négligeables à l'échelle des bassins versants. Pour étudier les transports en suspension, des collecteurs d'eau ont été mis en place sur les ruisseaux de Valescure (aval), des Abrits, de Cartaou et de Rouquet. Ils sont constitués de bidons d'un litre superposés, qui sont bouchés, mais dont le goulot est percé de trous de 5 mm de diamètre perpendiculairement au sens du courant. Ces collecteurs prélèvent de l'eau uniquement en montée de crue. Des prélèvements manuels sont donc nécessaires pour compléter l'information.

Les teneurs en suspensions les plus fortes ont été observées lors de l'épisode du 21 au 24 novembre 2003 : 35,4 g/l (dont 31,2 g/l de matière minérale) sur le ruisseau de Valescure. Lors de cet épisode, les pluies n'ont pas été violentes, mais elles ont été abondantes (177 mm sur le bassin du Valescure) et sont tombées après plusieurs autres épisodes très pluvieux (631 mm depuis le 1er septembre). On notera en outre que les teneurs maximales se produisent en montée de crue, et non en pointe de crue, et que les teneurs sont très faibles dès le début des décrues.

Après avoir établi, pour chaque crue, les relations entre les teneurs et les débits, nous avons calculé les exportations en suspension du Valescure aval. Elles ont atteint 1082 t/km2 en 2003-04 (P : 2068 mm) et 22,6 t/km2 en 2004-05 (P : 800 mm), dont 73 % environ de matière minérale. Pour ces deux années, l'épisode du 21 novembre au 3 décembre 2003 a concentré 79,4 % des exportations et la période du 21 au 24 novembre 2003, 59,4 %.

Les suspensions ne représentent bien sûr qu'une partie des flux de produits solides, même si elle est vraisemblablement la plus importante. Les dépôts localisés dans des secteurs favorables aux atterrissements, comme les matériaux bloqués à chaque crue importante derrière les buses d'un gué sur le Valescure aval, attestent d'un charriage actif. Les matériaux charriés sont surtout de la taille des sables et des graviers. Du reste, les pièges à sédiments en grillage que nous avons disposés au fond du lit des ruisseaux des Abrits et du Cartaou n'ont pour le moment arrêté aucun caillou (éléments > 2 cm).