Caractérisation hydrodynamique du sol in situ par infiltrométrie à disques : analyse critique des régimes pseudo-permanents, méthodes transitoires et cas des sols encroutés

In situ hydrodynamic characterization of soils using tension disc infiltrometers. Critical analysis of quasi-steady state regimes, transient methods and extension to crusted soils

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Vandervaere
• Direction : Michel Vauclin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Terre, ocean, espace

Formations superficielles

Sol

Infiltration

Regime permanent

Conductivite hydraulique

Encroutement

Ruissellement

Regime transitoire

Sorptivite capillaire

Soils

Infiltration

Steady flow

Hydraulic conductivity

Encrustations

Runoff

Unsteady flow

Résumé

Le travail presente dans ce memoire est consacre a la caracterisation hydrodynamique in situ des sols, au voisinage de la saturation, par l'utilisation des infiltrometres a disques a succion controlee. L'etude s'articule autour de trois parties. La premiere partie fait l'inventaire des methodes existantes fondees sur l'analyse des regimes permanents d'infiltration axisymetrique appliquee a la solution de wooding. On montre que celle reposant sur l'application d'une serie de potentiels imposes est la plus stable et n'est pas limitee aux sols quasi-lineaires. La deuxieme partie montre comment exploiter, dans la pratique, une equation simple du regime transitoire axisymetrique pour determiner la sorptivite capillaire et la conductivite hydraulique des sols non satures sans atteindre le regime permanent. Dans cet objectif, une nouvelle methode de determination de la sorptivite aux temps courts est proposee, prenant en compte les effets de la couche de sable de contact. Diverses methodes sont ensuite proposees, testees numeriquement et comparees avec l'approche classique, pour l'estimation de la conductivite. On montre que les ordres de grandeur comparables entre effets gravitaire et capillaire lateral sur l'ecoulement, pour la plupart des sols en place, autorise la determination a la fois de la sorptivite et de la conductivite. Une nouvelle echelle de temps caracteristique, prenant en compte la combinaison de ces deux effets, peut etre calculee pour les infiltrometres a disque. La troisieme partie traite le cas des sols encroutes pour lesquels les methodes classiques ne peuvent etre appliquees. L'utilisation d'un minitensiometre couple avec l'infiltrometre permet de discriminer les phases d'infiltration dans la croute et dans le sol sous-jacent. La conductivite hydraulique de la croute est ensuite estimee a partir d'une serie de mesures de sorptivite. Les valeurs ainsi obtenues sont validees, par comparaison de mesures de ruissellement, avec les predictions fournies par un modele d'infiltration bi-couche reposant sur le principe de green et ampt. On montre l'impact considerable de la presence de croutes d'epaisseur centimetrique sur les volumes ruisseles