MMéthodologie de visualisation des écoulements en milieux non saturés : théorie et expériences

• Auteur / Autrice : Franck Gandola
• Direction : Randel Haverkamp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique, géochimie, géomécanique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Domaines classiques de la physique (y compris les applications)

Ecoulement milieu poreux

Infiltration

Visualisation ecoulement

Traitement image

Image couleur

Teneur eau

Analyse image

Etude experimentale

Résumé

La caracterisation hydrodynamique de la zone non saturee du sol est devenue une priorite majeure dans des domaines d'etudes divers tels que l'agronomie, le genie civil et tous ceux orientes vers la protection de l'environnement. Si les nouvelles techniques d'infiltrometrie de terrain telles que les infiltrometres a disques ou le permeametre de guelph sont desormais largement utilisees, elles necessitent cependant la prise en compte du caractere multidirectionnel de l'ecoulement (relatif a ces appareils) dans le depouillement des mesures. Or, l'etude des phenomenes d'infiltration tridimensionnelle reste difficile a aborder avec les moyens classiques dont on dispose (sondes tdr combinees avec des tensiometres pour la mesure de la succion). Outre la lourdeur de cet equipement, la presence de sondes dans un volume restreint pourrait perturber l'ecoulement. La methodologie de laboratoire developpee repose sur la visualisation des phenomenes d'infiltration realisee en condition d'axisymetrie, en utilisant simultanement un traceur et une condition d'eclairage en lumiere bleue. La premiere analyse proposee est basee sur la morphologie binaire pour le traitement des images. L'utilisation simultanee d'un filtre bleu en condition d'eclairage et jaune devant la camera assure un contraste suffisamment marque entre la zone infiltree et le fond de l'image pour la binarisation de l'image. Cette technique permet de suivre l'evolution du front d'humectation avec une grande precision durant l'infiltration. La deuxieme approche est basee sur l'analyse des images en couleur. La condition d'eclairage en lumiere bleue fait apparaitre differentes zones colorees au sein de la zone infiltree. La procedure d'etalonnage proposee consiste a preparer differents echantillons de materiau a des teneurs en fluide connues (et pour une concentration en colorant fixee) et a filmer l'ensemble sous les memes conditions. L'utilisation simultanee d'une palette colorimetrique limitee et de la regle d'etalonnage permet de quantifier l'etat de saturation en fluide dans le massif infiltre. D'une maniere generale, les principaux avantages de cette methode de visualisation adaptee a la caracterisation des transferts hydriques reside dans la non intrusivite mais egalement dans la possibilite d'automatiser le traitement des images.