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Thèse soutenue

Transfert d'eau et de solutés dans un sol agricole hétérogène : analyse de différents types de mesures, de la variabilité spatiale et modélisation monodimensionnelle

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Auteur / Autrice : André Maciel Netto
Direction : Jean-Paul Gaudet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géophysique, géochimie, géomécanique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

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L'objectif de cette etude etait de caracteriser les transferts d'eau et de solutes dans un sol heterogene pour predire le devenir de polluants dans le sol et vers l'aquifere sous-jacente. Une serie d'essais a ete conduite sur le site observatoire de la cote saint-andre. Les variabilites spatio-temporelles des variables hydriques et des concentrations de differentes molecules (isotope de l'eau, anions, pesticide, nitrate) ont ete mesurees selon differentes methodes : suivi stationnel (sonde a neutrons, tensiometres, cellules de prelevements), percolation a travers un lysimetre, prelevements destructifs sur un plan vertical ou dans un volume cylindrique. Une analyse geostatistique et statistique montre que les variables ne sont pas correlees a courte distance et qu'environ 80% des distributions suivent une loi normale. L'heterogeneite des variables (estimee par le coefficient de variation) permet de les classer par ordre croissant : masse volumique seche, teneurs en eau (massique et volumique) et concentrations. Les cartographies des concentrations en solutes obtenues apres analyse des echantillons (destructifs) dans des plans verticaux indiquent des ecoulements preferentiels d'eau que l'on modelise a une taille superieure (m) par la partition de l'eau en fractions mobile et immobile. Cette approche est confirmee par les transferts globaux de solutes a travers le lysimetre pour des flux d'eau elevees. La comparaison entre les cartographies des teneurs en eau (prelevements) et les mesures non-destructives par sonde a neutrons montre que cet appareil a un bon pouvoir integrateur sur un volume de l'ordre de quelques dm#3. On peut egalement utiliser ces cartographies pour optimiser la taille du guide d'onde des sondes tdr. La confrontation entre concentrations en solute mesurees par prelevements de sol ou par extractions a l'aide de bougies poreuses fournit des resultats contrastes : pour les fortes valeurs de concentrations (nitrate par exemple), les mesures sont comparables, mais pour de faibles concentrations (traceur et pesticide) les mesures divergent. Enfin, la modelisation d'un milieu equivalent vertical ne semble pas trop mauvaise avec differents comportements : l'un a l'echelle annuelle ou les temps de sejour convectifs de l'eau sont suffisants pour que les cinetiques physiques et chimiques d'echange soient negligeables (equilibre local) et l'autre a l'echelle de temps de l'episode pluvieux (intense) ou l'on doit tenir compte des cinetiques (comme la partition d'eau mobile - immobile). La base de donnees experimentale peut encore etre largement exploitee, notamment pour servir de support a une modelisation stochastique.