Une méthode de calcul pour modéliser la variabilité spatio-temporelle des propriétés hydrodynamiques d’un sol sableux soumis à des cycles de drainage et recharge

Citation

Gumiere, S.J., Periard, Y., Celicourt, P., Gumiere, T., Lafond, J.A., Rousseau, A.N., Gallichand, J., Caron, J. (2022). A Computational Method for Modeling Spatiotemporal Variability of Hydrodynamic Properties in Sandy Soil Under Drainage and Recharge. Frontiers in Soil Science, [online] 2 http://dx.doi.org/10.3389/fsoil.2022.803892

Résumé en langage clair

Les expériences à long terme sur les cycles de drainage et de recharge qui surviennent lorsqu’une gestion de la nappe est requise sont couteuses et requièrent plusieurs années de suivi. Cet article propose une solution alternative qui permet d’étudier ces cycles en laboratoire sur des colonnes de sol et de manière accélérée en utilisant la tomodensitométrie assistée par ordinateur (CT scan) et une analyse temporelle des cycles. Des colonnes de 100 cm de hauteur contenant deux types de sol sableux ont été construites pour simuler, sur une période d’un mois, l’équivalent de près de 40 ans de cycles de drainage et de recharge. Le potentiel matriciel de l’eau du sol, la quantité d’eau entrante et sortante de même que le mouvement d’un traceur (oxyde de zirconium (ZrO2)) ajouté dans les premiers 20 cm de sol de chaque colonne ont été suivis et les colonnes ont été CT-scannées à plusieurs reprises pendant l’expérience. Les résultats ont montré que les cycles répétés de drainage et de recharge affectent grandement l’évolution des propriétés hydrauliques du sol à différents endroits le long du profil de sol en réduisant les capacités de drainage et de remontée capillaire. De plus, l’analyse temporelle a permis de voir que la longueur de ces cycles de drainage et recharge changent avec le temps et l’évolution des propriétés hydrauliques. La méthode proposée peut être appliquée pour prédire l’évolution d’un sol en fonction de sa texture, des particularités du drainage et de la gestion de l’eau, offrant ainsi un potentiel pour proposer des modes de gestion de l’eau adaptés aux propriétés hydrodynamiques du sol. Cette méthode peut rejoindre le milieu agricole pratiquant la gestion de nappe (par exemple, la subirrigation ou le drainage contrôlé).

Résumé

Cet article propose une stratégie analytique combinant la tomodensitométrie assistée par ordinateur (CT scan) et la transformation continue d’onde comme une approche alternative aux expériences à long terme cherchant à investiguer la variabilité spatio-temporelle des propriétés hydrauliques du sol induites par des cycles de drainage et de recharge. Une analyse CT scan a été réalisée en laboratoire sur des colonnes de 100 cm de hauteur contenant deux types de sol sableux afin de simuler, sur une période d’un mois, l’équivalent de près de 40 ans de cycles de drainage et de recharge tels qu’on retrouve en milieu agricole adoptant la subirrigation comme pratique de gestion. Le potentiel matriciel, la quantité d’eau entrante et sortante de même que le mouvement d’un traceur ont été suivis. Ce traceur, de l’oxyde de zirconium (ZrO2), a été ajouté dans les premiers 20 cm de sol de chaque colonne. Les résultats ont montré que les cycles répétés de drainage et de recharge affectent grandement l’évolution des propriétés hydrauliques du sol à différents endroits le long du profil de sol en réduisant les capacités de drainage et de remontée capillaire. Cette approche a aussi permis d’identifier chaque composante périodique des cycles de drainage et de recharge et de calculer la dérive périodique. La méthode proposée peut être appliquée pour prédire l’évolution d’un sol en fonction de sa texture, des particularités du drainage et de la gestion de l’eau, offrant ainsi un potentiel pour proposer des mesures d’atténuation des effets reliées à l’hydrodynamique du sol. Cette méthode peut rejoindre le milieu agricole pratiquant la subirrigation ou l’irrigation de surface (e.g. goutte-à-goutte), autant que le milieu de l’ingénierie civile ou minière.

Date de publication

2022-01-01

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