Modélisation hydrodynamique d'un sol à porosité bimodale : application à des couvertures de sol d'Amazonie et à leur évolution biogéochimique

par Béryl Du Gardin

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre. Physique et chimie de la Terre

Sous la direction de Yves Lucas.


  • Résumé

    Les systèmes ferralsol-podzol, courants en Amazonie, sont des sols anciens, épais, riches en lutite (kaolinite et gibbsite) et/ou en sable (quartz) et très pauvres en limon. Leur porosité est donc bimodale, avec très peu de micropores, contenant l'eau biodisponible. Les données connues sont récapitulées-: granulosité, porosité, conductivité hydraulique, composition organique et minérale du soi solide et de l'eau libre. Des mesures complémentaires sont effectuées : volume de macropores, conductivité hydraulique et composition de l'eau matricielle. Des fonctions de pédotransfert sont établies et interprétées ; à partir de la granulosité, la teneur en matière organique solide et la profondeur, elles prédisent le spectre de porosité, la conductivité hydraulique et la courbe de tortuosité. Alors peuvent se calculer les temps caractéristiques d'échange d'eau et de solutés entre porosité matricielle et macroporosité, avec les modèles classiques (Darcy - difftision-advection-dispersion) ; ils sont deux à trois ordres de grandeur plus rapides que les observations. Je montre par ailleurs que l'eau des sols peu humides est à pression très basse sans caviter, la cavitation étant stoppée par confinement dans ta porosité. Les bulles d'air piégé ou de début de cavitation compartimentent l'eau du sol et expliquent la lenteur observée des échanges. Les minéraux entourés d'eau matricielle sont alors protégés de l'altération par l'eau de pluie récente, acide et peu minéralisée, ainsi pour le ferralsol. Pour le podzol, le faible volume de pores matriciels ne permet pas la protection de ses minéraux ; ceci contribue à accélérer la podzolisation une fois qu'elle est amorcée.

  • Titre traduit

    Hydrodynamic model of a soil having a bimodal porosity : application to Amazonian soil coverings and their biogeochemical development


  • Résumé

    The soil systems of ferralsols and podzols, largely spread in Amazon Basin, are old and deep soils, with high lutite (kaolinite, gibbsite) and/or sand (quartz) content and a very low silt content. Their pore size distribution is then bimodal-; the micropore volume, containing bioavailable water, is reduced. This work sums up previous data-: grain and pore size distributions, hydraulic conductivity, solid soil and soil free water composition. Additional data are acquired concerning macropore volume, hydraulic conductivity and matrix water constituents. Pedotransfer functions are defined and interpreted ; they predict pore size distribution, hydraulic conductivity and tortuosity curve from grain size distribution, organic matter content and depth. Then characteristic time scales of water and solute transport between large and fine pores is calculated using usual models (Darcy hydrodynamics and diffusive - dispersive - advective model), I show also how water in quite dry soils reach negative absolute pressures but does not cavitate ; cavitation is stopped by containment in the porosity. Bubbles of entrapped air or of stopped cavitation partition poral water. Minerals surrounded by matrix water are then protected from acid, altering and diluted new infiltration water, for example in ferraisois. The lack of such protection contributes to irreversible transformation of ferralsols into podzols, once podzolization has started.

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  • Détails : 1 vol. (326 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographique p.315-325

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  • Cote : TH-SCI/2004TOUL22
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