La battance, quand la pluie ferme le sol

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La première imperméabilisation qui vient à l'esprit est celle du béton et de l'asphalte, décrite dans l'article sur l'imperméabilisation et le ruissellement. Il en existe une seconde, moins visible et pourtant capable de produire les mêmes crues et les mêmes coulées de boue : la pluie elle-même referme le sol qu'elle frappe. Sur un sol nu, chaque goutte qui touche la surface disloque la terre, colmate ses pores et laisse en séchant une pellicule dure et lisse qui repousse l'eau suivante. Ce phénomène porte un nom, la battance, et son effet hydrologique n'a rien d'anecdotique : un sol battu cesse d'infiltrer aussi complètement qu'un parking, sans qu'aucune surface artificielle soit en cause.

La battance intéresse l'eau en ville pour une raison de continuité. La frontière entre l'urbain et l'agricole est floue, comme le rappelle l'entrée de cet espace, et les sols nus qui bordent les agglomérations, les chantiers décapés de leur végétation, les grandes cultures des plateaux qui coiffent les bassins versants péri-urbains sont autant de surfaces où la pluie fabrique du ruissellement sans aucune imperméabilisation de main d'homme. Ce ruissellement descend ensuite vers la ville. Saisir comment la goutte referme le sol, c'est saisir une partie de l'eau qui arrive en aval.

Le devenir d'une goutte de pluie à la surface d'un sol

Une goutte de pluie agit moins comme un poids qui se pose que comme un projectile. À sa vitesse de chute, l'énergie qu'elle libère en s'écrasant suffit à briser les petits amas de terre, les agrégats, qui donnent au sol sa structure et ses vides. Le Bissonnais a formalisé en 1996 les mécanismes de cette désagrégation, en distinguant les voies par lesquelles un agrégat se rompt sous l'eau, de l'éclatement par l'air piégé à la dispersion des argiles, et en reliant la sensibilité d'un sol à sa stabilité structurale [SO18]. Les particules fines ainsi libérées ne restent pas en place : elles migrent de quelques millimètres et viennent obturer les pores de la surface.

Deux couches se forment alors, que la littérature internationale nomme respectivement croûte structurale et croûte de dépôt. La première résulte directement de l'impact, qui compacte et réorganise les particules sur place. La seconde se dépose plus tard, quand l'eau stagne dans les creux et que les particules en suspension sédimentent en un film continu, les plus fines au sommet. Assouline a réuni en 2004, dans une revue devenue une référence du domaine, l'ensemble des observations et des modèles décrivant cette formation du joint superficiel et ses conséquences sur l'infiltration [SO01]. La couche obtenue est mince, de l'ordre de quelques millimètres, mais sa conductivité est très inférieure à celle du sol qu'elle recouvre.

Les travaux récents en donnent la mesure directe. Ma et ses co-auteurs ont montré en 2022, par simulation de pluie sur un limon du plateau de Loess, que la vitesse d'infiltration décroît régulièrement à mesure qu'augmentent la fréquence des impacts et le diamètre des gouttes, l'effet de scellement croissant fortement avec l'énergie reçue [SO21]. Zhu et son équipe, la même année, ont quantifié par tomographie l'épaisseur de la croûte physique et confirmé qu'elle commande le ruissellement et l'export de sédiments d'un versant, la croûte se comportant en membrane peu perméable [SO22]. La battance est donc une imperméabilisation à part entière, réversible mais réelle, produite par la pluie et non par l'aménagement.

Pourquoi certains sols ferment et d'autres non

Tous les sols ne battent pas de la même façon, et c'est ce qui rend le phénomène géographique. Sa sensibilité tient d'abord à la texture. Les sols riches en limons fins et pauvres en argile sont les plus vulnérables, parce que l'argile cimente les agrégats et que le limon, seul, se disperse aisément sous la goutte. La matière organique joue le même rôle protecteur en liant les particules et en nourrissant la vie du sol qui reconstruit sa structure ; un sol appauvri par des décennies de labour bat plus vite qu'un sol vivant. Vient enfin le couvert végétal, qui intercepte l'énergie des gouttes avant qu'elles n'atteignent la terre. Un sol nu reçoit l'impact de plein fouet ; un sol couvert le pare.

Cette combinaison dessine une carte. En France, les limons des plateaux du nord du Bassin parisien, de la Picardie, de la Beauce et de la plaine d'Alsace figurent parmi les plus battants, et c'est là que le ruissellement se déclenche pour de faibles pluies et sur des pentes inférieures à 5 %. Le Bissonnais et ses co-auteurs ont porté cette connaissance à l'échelle nationale en 2002, en construisant la première carte homogène de l'aléa d'érosion des sols cultivés, dont le modèle, connu sous le nom de MESALES, retient la battance comme l'un de ses facteurs de pondération majeurs [SO19]. Le suivi assuré depuis par le GIS Sol, diffusé par le service statistique du ministère, situe autour d'un cinquième du territoire hexagonal la part des sols exposés à un aléa d'érosion moyen à très fort, et attribue nommément cette exposition, dans le nord du Bassin parisien, à la sensibilité des sols à la formation d'une croûte de battance [SO14].

Le sol drainé qui ruisselle quand même

Un cas mérite d'être isolé, parce qu'il touche exactement à la logique de l'eau en ville et prend souvent l'intuition à revers. Drainer un sol agricole, en abaissant la nappe par des drains enterrés, sert à évacuer l'eau et à le rendre praticable plus tôt ; la promesse implicite est un ruissellement moindre. Or un sol drainé en profondeur mais battu en surface continue de ruisseler, parce que l'eau de pluie ne franchit pas la croûte superficielle et n'atteint jamais les drains. Augeard et ses co-auteurs l'ont montré par une étude de terrain en 2005 : sur une parcelle drainée affectée d'une croûte de battance, le ruissellement de surface se déclenche indépendamment du fonctionnement du drainage, la genèse de l'écoulement se jouant tout entière dans les premiers millimètres du sol [SO02]. Le drainage traite l'engorgement en profondeur, pas la fermeture en surface. Ce cas me paraît résumer à lui seul l'erreur d'une hydrologie qui ne regarderait que les tuyaux : ce qui décide du ruissellement se passe à l'interface, là où la goutte rencontre le sol.

La lisière, le chantier, et l'eau qui descend vers la ville

Reste à faire le lien avec l'aval. Le ruissellement produit par un sol battu ne s'arrête pas à la parcelle : il concentre, creuse des rigoles, arrache la terre et la transporte. Ce sont les coulées de boue qui, en frange d'agglomération, déposent des sédiments sur les voiries, saturent les fossés et les réseaux, et grossissent les crues des cours d'eau récepteurs. Les chantiers urbains, où le sol est décapé et laissé nu parfois plusieurs saisons, sont un cas extrême de cette exposition : privée de couvert, la surface bat, ruisselle et exporte des quantités de sédiments sans commune mesure avec un sol végétalisé, et cette charge rejoint directement les milieux à l'aval. La battance des sols agricoles et le décapage des chantiers relèvent ainsi du même mécanisme physique que l'imperméabilisation minérale, et alimentent le même symptôme, celui de l'urban stream syndrome décrit par Walsh et son équipe : hydrographe brutal, sédiments fins, dégradation des chenaux.

La réponse est de l'ordre du couvert et de la vie du sol, plus que de l'ouvrage. Maintenir un sol couvert par des cultures intermédiaires ou des couverts permanents, réduire le travail qui l'émiette et l'expose, restaurer la matière organique qui reconstruit ses agrégats : ces gestes rendent au sol sa capacité d'infiltrer et le protègent de l'impact des gouttes. Ils prolongent, à la lisière des villes, la même logique que la gestion à la source à l'intérieur, celle qui consiste à traiter la pluie là où elle tombe plutôt qu'à la précipiter vers l'aval.

Une réserve, pour ne pas tout confondre

Le mot croûte recouvre deux réalités qu'il faut se garder de mêler. La battance décrite ici est une croûte physique, produite par l'impact et le dépôt, et elle nuit à l'infiltration. Il existe aussi des croûtes biologiques, faites de micro-organismes, de lichens et de mousses, qui colonisent la surface des sols secs et jouent un tout autre rôle, plutôt protecteur contre l'érosion même si elles réduisent parfois l'infiltration elles aussi. Les deux n'ont ni la même origine ni le même statut, et la littérature les distingue soigneusement. Ce dont il est question dans l'eau en ville est la croûte physique du sol nu battu par la pluie, celle qui referme la terre et renvoie l'eau en surface.

Les mots de l'eau

• Imperméabilisation : la battance en est l'équivalent fonctionnel, produit par la pluie sur un sol nu
• Ruissellement : la conséquence directe de la fermeture du sol
• Infiltration : le processus que la croûte de battance interrompt
• Gestion à la source : couvrir et faire vivre le sol prolonge cette logique en frange urbaine