Developpement d'une nouvelle methode de determination des profils de teneur en eau dans les sols par inversion d'un signal tdr

par LUIZ ANTONIO PEREIRA DOS SANTOS

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Georges Vachaud.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le probleme de la mesure des profils de teneur en eau dans les sols est fondamental en hydrologie de la zone non-saturee. Jusqu'a present, pour cela, on utilisait la technique nucleaire dite de la sonde a neutrons. Nous proposons une nouvelle methode, dielectrique cette fois, basee sur l'analyse d'un signal de reflectometrie temporelle (tdr) acquis sur une sonde bi-tiges dont la longueur definit la profondeur exploree. Son principe est le suivant : le signal tdr peut etre considere comme un ensemble de reflexions sur des discontinuites d'impedances. Si il y a dans le milieu des variations de teneurs en eau, elles provoquent des fluctuations d'impedance qui contribuent au signal tdr enregistre. Le probleme est donc de trouver une methode pour inverser ce signal et retrouver ces fluctuations. Pour le traiter, nous revenons a la theorie de la propagation des ondes tem dans une ligne heterogene qui conduit a la formulation d'une equation de riccati. Pour la resoudre analytiquement, nous introduisons un certain nombre d'hypotheses : petites reflexions, milieu non dispersif, faibles pertes. Avec ces simplifications et une schematisation du signal delivre par l'appareil tdr, l'algorithme d'inversion que nous proposons finalement prend une forme particulierement simple. On passe ensuite du profil d'impedance a celui de de permittivite puis, enfin, a celui de teneur en eau en utilisant une calibration comme la relation de topp, par exemple. Nous avons teste notre methode tout-d'abord en laboratoire sur des modeles physiques stratifies puis, sur le terrain, sur des sites tres differents : sols de plaine ou de montagne, fins ou grossiers, sableux ou tres argileux. Comparee a d'autres mesures classiques, notre methode a donne d'excellents resultats lorsque les pertes par conduction ne sont pas trop elevees ce qui s'est produit pour deux des cinq cas testes.


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  • Détails : 144 P.
  • Annexes : 105 REF.

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