WaWaRu - Structure forestière, bilan hydrique et glissements de terrain de surface

La quantification de l’effet des forêts sur la stabilité des sols et des pentes est un défi majeur pour la science et, à terme, pour la pratique. Le projet WaWaRu est une pièce importante du puzzle permettant de comprendre les processus des différentes structures forestières et contribue à relever ce défi. À cette fin, différentes structures sont étudiées dans le cadre d’expériences de terrain sur le bilan hydrique du sol, principal facteur de déclenchement des glissements peu profonds. Une stratégie multiméthodes dans les zones du paysage de Davos menacées par ce phénomène en constitue la base. Afin de nous rapprocher de l’objectif d’un soutien concret à la gestion des forêts, nous travaillons en étroite collaboration avec les Chemins de fer rhétiques, l’Office des forêts et des dangers naturels des Grisons et le Service forestier de Davos.

L’étroitesse du champ d’action de la gestion forestière est illustrée par ce glissement de terrain peu profond, qui s’est déclenché à l’automne 2018 après un épisode de précipitations et avant une intervention d’entretien d’un peuplement «mal» structuré.

Avec les avalanches, les chutes de pierres et les laves torrentielles, les glissements de terrain font partie des mouvements de masse alpins les plus importants. Pratiquement la moitié de la forêt suisse, dite « de protection », protège la population contre ces mouvements et réduit ainsi le risque pour les personnes et les infrastructures. Un peu plus d’un quart de cette forêt est consacré à la protection contre les glissements de surface. L’influence de la végétation, et notamment de la forêt, sur la stabilité des sols et des pentes est une composante importante d’une stratégie intégrale de prévention des dangers naturels. Les forêts de protection sont souvent plus écologiques, économiques et durables que les ouvrages techniques. Toutefois, pour maintenir la fonction de protection, une gestion durable et à long terme de ces forêts (entretien) est nécessaire.

Peuplement forestier relativement «bien» structuré, avec un étagement vertical et différentes essences.

Pour assister la gestion forestière, les résultats de la recherche doivent être mis en œuvre avec des variables pertinentes pour la pratique, mais aussi faciles à collecter. La marge de manœuvre entre l’efficacité économique et la préservation durable de la fonction protectrice de la forêt est aujourd’hui souvent très étroite, alors que la quantification adéquate, à large échelle, de l’effet de la végétation reste un défi majeur pour la recherche.

Dans le cadre du projet SOSTANAH (PNR 68), il est apparu que la structure de la forêt joue un rôle important dans ce domaine: la diversité aérienne et souterraine ainsi que la coexistence de différents stades de succession et de développement augmentent la résilience et l’adaptabilité du peuplement. Ainsi, les forêts multicouches avec un mélange diversifié d’essences et de structures d’âge, une couverture de couronne suffisante et de petits espacements dans la ligne de pente sont significativement plus efficaces contre les glissements de terrain de surface que les peuplements monocouches du même âge composés d’une seule essence.

Peuplement forestier de structure homogène et monocouche relativement «pauvre».

Le projet WaWaRu contribue à une meilleure connaissance de l’impact des différentes structures forestières sur le bilan hydrique du sol – le principal facteur de déclenchement des glissements de terrain peu profonds – et se concentre donc sur l’interaction entre la structure, l’hydrologie du sol et l’évapotranspiration.

Dans les «zones critiques de glissement» du paysage de Davos, la teneur en eau volumétrique, la température, le potentiel matriciel et la conductivité électrique sont mesurés et consignés plusieurs fois par jour à différentes profondeurs sous des peuplements forestiers relativement «bien» et «mal» structurés ainsi que dans des coupes de régénération planifiées ultérieurement. La tomographie de la résistivité électrique (ERT) est également mise en œuvre pour suivre l'évolution relative de l’humidité dans le sol après des épisodes de précipitation le long d’une section bidimensionnelle. Afin de pouvoir estimer l’évapotranspiration, des données thermiques sont collectées par drone en même temps que les enregistrements ERT. En outre, le sol est caractérisé géotechniquement et pédologiquement sur la base de différents profils. De même, la forêt et le terrain sont classés selon des normes conventionnelles, telles que le code des peuplements forestiers. Une station climatique enregistre la température et l’humidité de l’air, les précipitations, le rayonnement ainsi que la vitesse et la direction du vent.

La figure illustre l’approche multiméthodes sur laquelle reposent les expériences de terrain. Le sous-sol proche de la surface et les propriétés de la structure forestière sont liés par une combinaison de techniques standard de géophysique appliquée et de télédétection. Les méthodes «souterraines» sont indiquées dans les cases grises, celle des «surfaces» en vert. Le profil de sol dans le coin droit présente la disposition des capteurs. Il convient de noter que le tomogramme de résistivité électrique exposé ne reflète pas différentes structures du peuplement, mais la zone des racines d’un stade précoce de la succession forestière.

Les projets WaWaRu, ainsi que SlimForest (Glissements de terrain peu profonds: influence de la structure forestière sur la stabilité des versants) et WHFF (Les forêts bien structurées et entretenues protègent-elles mieux? Cartes interactives sur l’effet contre les glissements de terrain peu profonds.) sont des pièces importantes du puzzle pour comprendre les différentes structures forestières et ils contribuent finalement à une meilleure quantification de l’effet des forêts sur le sol et la stabilité des pentes.

WaWaRu ne contribue pas seulement à la compréhension scientifique (du processus), mais vise en dernier lieu à soutenir la gestion forestière pratique. Afin de garantir cette orientation vers les applications et la mise en œuvre des résultats de la recherche, nous travaillons en étroite collaboration avec nos partenaires des Chemins de fer rhétiques, de l’Office des forêts et des dangers naturels des Grisons et du Service forestier de Davos.

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