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Lissy, Anne-Sophie (1991-....).

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Imagerie quatitative non invasive et expérimentation pour l'intégration des phénomènes d'écoulement non uniforme dans les modèles de transfert de masse en milieux poreux hétérogènes : Application aux sols structurés by Anne-Sophie Lissy( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Mieux comprendre les écoulements d'eau dans les milieux poreux hétérogènes tels que les sols est nécessaire. Aussi bien pour piloter l'irrigation des cultures, améliorer la prédiction des modèles climatiques et météorologiques ou gérer quantitativement et qualitativement les ressources en eaux et leurs évolutions sous l'effet des changements globaux, notamment en zone Méditerranéenne. Cependant, la complexité des écoulements dans les sols, découlant de la complexité de leur système poral, constitue un frein à la connaissance complète du système. Les objectifs de ce travail sont de progresser sur ce dernier point en : (i) réalisant des expériences d'infiltration - drainage sur des colonnes décimétriques de sols non remaniés en tomographie médicale et observer au mieux les écoulements au sein de la macroporosité du sol, (ii) en étudiant la structure macroporeuse des sols et déterminer des indicateurs structuraux sur les images tomographiques et (iii) en intégrant les indicateurs structuraux dans un modèle d'écoulement à double compartiment Darcy-Richards - KDW. Les sols étudiés sont prélevés dans trois parcelles différentes : (i) un sol argileux travaillé en grande culture, (ii) un sol argileux non travaillé utilisé en verger et (iii) un sol limono - sableux non travaillé non cultivé. Trois expériences d'infiltration - drainage ont été faites dans un scanner médical à acquisition d'images rapide (~15 sec). Elles sont réalisées à une intensité de 20 mm.h-1 pour 30 mm d'eau apporté, soit 90 min d'infiltration et une phase de drainage de 30 min. Les expériences sont faites à trois humidités initiales : (1) capacité au champ, (2) potentiel matriciel moyen - 4 m et (3) potentiel matriciel moyen - 8 m. La macroporosité des sols augmente de 2 à 5% avant chaque infiltration lorsque la teneur en eau initiale diminue. Cette augmentation est plus grande pour les deux sols argileux que pour le sol limono - sableux. L'hypothèse avancée est que la texture des sols influence ces différences de réponse. Les sols argileux présentent la structure la plus variable dans le temps au contraire des sols sableux qui semblent plus stables. Le suivi tomographique temporel a permis d'observer des phénomènes de mouvements très rapides de la structure durant l'infiltration et le drainage. Pendant le passage de l'eau, le volume de macroporosité diminue de 7 à 30%, et augmente rapidement durant la phase de ressuyage de 30 min. La diminution de macroporosité durant l'infiltration est plus marquée lorsque la teneur en eau initiale est la plus importante. L'augmentation de macroporosité durant la phase de ressuyage est moins marquée pour les conditions initiales les plus sèches. L'hypothèse avancée est que le passage de l'eau le long des parois des macropores les déstabilise et entraine un « sur - gonflement » des parois, qui s'inverse durant le drainage. L'étude des indicateurs structuraux globaux montre que le suivi temporel de la densité de macropores et de leur volume permet, pour ces trois sols, de discriminer des comportements selon la texture et le travail du sol. Les modélisations réalisées avec l'ajout de paramètres mesurés sur les images tomographiques dans le modèle d'écoulement montrent qu'elles permettent de reconstruire les données expérimentales. Ce travail montre que les écarts subsistant entre la modélisation et l'observation des expériences les plus sèches montrent que la dynamique des échanges entre macropores et matrice du sol doit être mieux comprise, surtout en condition insaturée. Cela nécessite de poursuivre l'étude des mouvements de la structure durant les cycles d'humectation - dessication mais aussi pendant le passage rapide d'un flux d'eau
 
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