Analyse et modélisation des propriétés hydriques d'un horizon hétérogène de sol - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Analysis and modelling of the hydraulic properties of a heterogeneous soil horizon

Analyse et modélisation des propriétés hydriques d'un horizon hétérogène de sol

Résumé

Our research aims at determining the effective hydraulic properties of a highly heterogeneous horizon in an Albeluvisol. We first measured the hydraulic properties of the two homogeneous sub-units (Elementary Pedological Volume, EPV) of the horizon by developing a new laboratory protocol dedicated to the measurement of the unsaturated hydraulic conductivity on small pluri-centimetric samples. We demonstrated that the hydraulic properties of the clayey ochre EPV and the silty white EPV were significantly different. Secondly, we characterized the 3-D organization of the heterogeneous horizon by the geophysical method of electrical resistivity. The signal was sensitive to the difference of texture between the two EPV and, as a consequence, the electrical structure derived from the field measurements showed an organization close to the structure of the horizon. Thirdly, we estimated the effective hydraulic properties of the horizon using the Scaleway approach. The effective hydraulic properties were determined from analytical calculations or numerical modelling on 2-D slices of the 3-D structure. The results showed a strong relationship between the hydraulic conductivity and the structure of the soil horizon. Thank to our results of modelling, we finally proposed a simple practical approach to obtain the effective hydraulic conductivity of heterogeneous horizons.
Ce projet de recherche a consisté à déterminer les propriétés hydriques effectives de l’horizon E&Bt d’un Albeluvisol, horizon fortement hétérogène. La démarche employée a été i) de mesurer les propriétés hydriques des deux sous-unités homogènes de l’horizon (les Volumes Elémentaires Représentatifs, VPE), ii) de caractériser l’organisation 3-D de celui-ci et iii) de modéliser ses propriétés hydriques effectives selon l’approche du Scaleway. Les propriétés hydriques ont été obtenues par des mesures de laboratoire. En particulier, la détermination de la conductivité hydraulique en régime insaturé sur des échantillons pluri-centimétriques a nécessité le développement d’une nouvelle méthode de mesure. Les propriétés hydriques des VPE ocre argileux et des VPE clairs limoneux sont significativement différentes. La géométrie 3-D de l’horizon a été caractérisée par la méthode géophysique de résistivité électrique. La structure électrique obtenue est discrétisée en deux phases dont l’organisation s’apparente à la structure de l’horizon. Sur des coupes verticales de cette structure, l’estimation des propriétés hydriques effectives de l’horizon a été réalisée par des calculs analytiques et par des simulations numériques. Les résultats montrent que la conductivité hydraulique est très dépendante de l’orientation de la structure du milieu. In fine, nous avons proposé une démarche opérationnelle permettant de déterminer rapidement la conductivité hydraulique effective d’horizons hétérogènes.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-02821474 , version 1
  • PRODINRA : 33227

Citer

Anthony Frison. Analyse et modélisation des propriétés hydriques d'un horizon hétérogène de sol. Sciences de la Terre. Université d'Orléans, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02821474⟩

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