(trad auto)Study of the transfer of water and solutes in a soil with artificially drained surface water
Etude du transfert d'eau et de solutés dans un sol à nappe superficielle drainée artificiellement
Résumé
The understanding of solute transport mechanisms in subsurface drained soils is essential in order to improve impacts of such systems on the quality of surface water. Experiments have been carried out in steady state conditions in the laboratory in order to control initial and boundary conditions. A soil column (1*0,15 m²) and a soil tank (1*2*0,5m3) have been used, both filled with a loamy-sand soil. The tracers used are the (H218O) and Cl‾. The first part of the thesis is dedicated to one-dimensional experiments, in order to estimate unsaturated zone properties. The second part of this PhD presents two-dimensional flow experiments in the soil tank drained with a buried pipe. Two tracers applications have been selected : a pulse input applied at the soil surface and an initially uniformly distributed tracer in soil. Only Cl‾ has been then used as tracer. The tracer propagation has been estimated in the soil by means of EC-probes (measurement of the electrical conductivity of water) and at the tank outlet (analysis of the solution). The experimental results have been confronted with a numerical code (HYDRUS-2D) using the transport parameters obtained from the one-dimensional studies. A second method, particle tracking (Lagrangian approach), has been used to estimate the transfer time of the solutes in the soil.
La compréhension des mécanismes de transport de solutés dans un milieu poreux variablement saturé tel que les sols à nappe drainée par tuyaux enterrés, est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l'impact de ces systèmes sur la qualité des eaux de surface. L'approche choisie repose sur des expériences de traçage réalisées en régime permanent sur modèle physique de sol au laboratoire, permettant un contrôle des conditions initiales et aux limites. La première partie de la thèse est dédiée aux études monodimensionnelles, afin de caractériser la zone non saturée du sol. Nous avons utilisé une colonne de sol (1*0,15 m²) et un modèle physique de grande taille (1*2*0,5m3), remplis tous deux d'un sol sablo-limoneux. Les traceurs utilisés sont le (H218O) et le Cl‾. La deuxième partie du travail traite le cas des écoulements bidimensionnels, réalisé uniquement sur le modèle physique. Deux scénarios ont été choisis : un soluté apporté en surface et un soluté résidant dans le sol. Seul le Cl‾ a alors été utilisé comme traceur. Le transport de solutés a été étudié par un suivi in situ (sondes de conductivité électrique) ainsi qu'à l'exutoire du système. Les résultats expérimentaux ont été confrontés à une modélisation mécaniste (code HYDRUS-2D), utilisant les paramètres de transport obtenus dans les études monodimensionnelles. L'utilisation d'une deuxième méthode de type "particule tracking" (approche lagrangienne) nous a permis d'estimer le temps de transfert des particules dans le sol.