Estimation and mapping of soil erosion using the RUSLE model and GIS tools: a case study of the Wad El Hai watershed in the western Aurès, northeastern Algeria

Samir Benamor, Belkacem Messaid, Ali Berghout

Abstract


Soil erosion is the main cause of siltation in dams, on the one hand, and it is one of the main causes of degradation of the agro-pedological heritage, on the other hand. In this context, this work aims to quantify the eroded soils and their spatial distribution in the watershed of Wadi El-Hai (Aurès, Algeria), reaching the Fontaines des Gazelles dam located at the outlet of this basin. The work focuses on mapping and analyzing various thematic maps representing the key erosion factors, linking the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), with the goal of producing a synthesis map providing a quantitative spatial representation of the extent of the phenomenon in the watershed. From this map, we can confirm that the erosion phenomenon affects the entire watershed of Wad El Hai. The most severe erosion, affecting 11.60 % of the expansive territory at rates exceeding 33.6 tons per year per hectare, is predominantly concentrated in mountainous regions marked by exceptionally steep slopes. Conversely, the majority, accounting for 64.23% of the entire expanse, is situated in the plains, where erosion rates are comparatively lower at 6.7 tons per hectare per year. The assessment of potential water erosion yields disconcerting outcomes, projecting an average annual loss rate of 15.38 tons per hectare throughout the entire catchment area. The results presented in this study will serve as a vital resource and a decision-making tool, supporting the management and preservation of natural resources by policymakers and stakeholders.

Key words: Watershed Wad El Hai, erosion, RUSLE, siltation of dams, Fontaine des Gazelles dam

© 2023 Serbian Geographical Society, Belgrade, Serbia.

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References


Abdelhamid, S., Bouhlassa, S., Auajjar, J., Faleh, A., & Macaire, J-J. (2005). Utilisation d’un SIG pour l’évaluation et la cartographie des risques d’érosion par l’Equation universelle des pertes en sol dans le Rif oriental (Maroc): cas du bassin versant de l’oued Boussouab. Bulletin de l’Institut Scientifique, 26, 69-79.

Achite, M., & Meddi, M. (2004). Estimation du transport solide dans le bassin versant de l’Oued Haddad (Nord-Ouest Algérien). Sécheresse, 15(4), 367-373.

Arnoldus, H. M. J. (1980). Methodology used to determine the maximum potential average soil loss due to sheet and rill erosion in Morocco. FAO Soils Bulletin, 34, 39-48.

Auzet, A. V., Boiffin, J., & Ludwig, B. (1995). Concentrated flow erosion in cultivated catchments: influence of soil surface state. Earth Surface Processes and Landforms, 20(8), 759-767.

Attoui, D., & Hadji, S. (2022). Application du modèle WEAP pour l'élaboration d'un outil de gestion des ressources en eau d'une retenue hydro-agricole-Cas du barrage de Fontaine des gazelles (Biskra) [Doctoral dissertation, university of M'sila].

Berghout, A. (2017). Modélisation du transport solide dans certains bassins versants du Nord Est de l’Algérie [Thèse de doctorat, Université de Bejaia Algérie].

Bellion, Y. J.-C. (1973). Etude géologique et hydrologique de la terminaison occidentale des monts du Bellezma (Algérie) [Thèse de doctorat, Université de Paris VI].

De Noni, G., Lamachère, J-M., & Roose, E. (1997). Erosion en montagnes semi-arides et méditerranéennes. Bulletin - Réseau Erosion, 17.

De Ploey, J., Imeson, A., & Oldeman, L. R. (1991). Soil erosion, soil degradation and climatic change. In: F. M. Brouwer, A. J. Thomas & M. J. (Eds.), Land Use Changes in Europe: Processes of Change, Environmental Transformations and Future Patterns (pp. 275-292). http://dx.doi.org/10.1007/978-94-011-3290-9_12

Demmak, A. (1982). Contribution à l’étude de l’érosion et des transports solides en Algérie Septentrionale [Thèse de doctorat, Université Paris].

Desmet, P. J. J., & Govers, G. (1996). A GIS procedure for automatically calculating the USLE LS factor on topographically complex landscape units. Journal of Soil and Water Conservation, 51(5), 427-433.

Gitas, I. Z., Douros, K., Minakou, C., Silleos, G. N., & Karydas, C. G. (2009). Multi-temporal soil erosion risk assessment in N. Chalkidiki using a modified USLE raster model. EARSel eProceedings, 8(1), 40-52.

Heusch, B., & Millies-Lacrois, A. (1971). Une méthode pour estimer l’écoulement et l’érosion dans un bassin: application au Maghreb. Mines et Géologie, 33, 21-39.

Hénin, S., & Gobillot, T. (1950). Erosion by water in metropolitan France. C.R. Acad. Sci. Paris, 230, 128-130.

Kouli, M., Soupios, P., & Vallianatos, F. (2009). Soil erosion prediction using the revised universal soil loss equation (RUSLE) in a GIS framework, Chania, Northwestern Crete, Greece. Environmental Geology, 57(3), 483-497.

Laffite, R. (1939). Esquisse géologique d'Aurès. Service de la carte géologique de l'Algérie.

Lahlou, A. (1994). Envasement des barrages au Maroc. Wallada.

Meddi, M. (1992). Hydro-pluviométrie et transport solide dans le bassin versant de l’Oued Mina (Algérie) [Thèse de doctorat, Université Louis Pasteur].

Manser, A. (n.d.). Erosion et envasement des barragesréservoirs. ANBT Algerie. Retrieved March 10, 2016, from http://docplayer.fr/1600124-Erosion-et-envasementdes-barrages-reservoirs.html

Masson, J. M. (1971). L'érosion des sols par l'eau en climat méditerranéen méthodes expérimentales pour l'étude des quantités érodées à l'échelle du Champ [Thèse de doctorat, Université des Sciences et Techniques du Languedoc].

McKague, K. (2023). Équation universelle des pertes en terre (USLE). Ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales de l’Ontario.

Ouallali, A., Moukhchane, M., Aassoumi, H., Berrad, F., & Dakir, I. (2017). Evaluation and mapping of water erosion rates in the watershed of the Arbaa Ayacha River (Western Rif, Northern Morocco). Bulletin de l’Institut Scientifique, 38, 65-79.

Rango, A., & Arnoldus, H. M. J. (1987). Aménagement des bassins versants. Cahiers techniques de la FAO.

Renard, K. G., & Freimund, J. R. (1994). Using monthly precipitation data to estimate the R-factor in the revised USLE. Journal of Hydrology, 157(1-4), 287-306.

Roose, E. (1996). Land Husbandry: Components and Strategy. FAO Soils.

Rouahna, H. (2003). Dynamique de la matière organique dans les roches gypseux de la région d'El-Kantara. Institue d'agronomie, Université de Batna.

Touabia, B., Aidaoui A., Dieter, G., & Achite, M. (2001). Quantification et variabilité de l’écoulement solide en sone semi-aride, de l’Algérie du Nord. Revues des sciences Hydrologiques, 46(1), 41-53.

Terfous, A, Meghnoufi, A., & Bouanani, A. (2003). Etude du transport solide en suspension dans l’Oued Mouilah (Nord-Ouest Algérien). Revue Des Sciences De L'Eau, 14(2), 173 –185. http://doi.org/10.7202/705416ar

Wischmeier, W. H., & Smith, D. D. (1978). Predicting rainfall erosion losses - A guide to conservation planning. United States Department of Agriculture.

Williams, J. (1995). The EPIC model. In: V. P. Singh (Ed.), Computer Models of Watershed Hydrology (pp. 909-1000). Water Resources Publications.

Yahiaoui, A. (1990). La partie inférieur de la série marno-calcaire du crétacé supérieur (cénomanien supérieur á coniacien inférieur) entre Batna et El Kantara [Thèse de doctorat, université Henri Poincaré, Faculté des sciences et techniques].

Zhou, P., Luukkanen, O., Tokola, T., & Nieminen, J. (2008). Effect of vegetation cover on soil erosion in a mountainous watershed. Catena, 75(3), Article 319e325.


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