La colonne de sol 2 a subi deux pluies d’orage avec le simulateur de pluie à 40 aiguilles. Pendant la première, un léger incident technique est arrivé et peut avoir perturbé le flux. Pendant la seconde, des nanoparticules np− ont été injectées.
6.4.1
Etat initial
Nous avons mesuré les signaux DE et SPI de la colonne après six jours sans pluie, dans l’état "initial", avant la première pluie d’orage. La figure 6.14 présente cet état. Rappelons que les signaux proches de zéro correspondent aux zones au-dessus et au-dessous de la colonne.
0 10 20 0 50 100 150 Signal SPI 0 5 10 15 20 0 10000 20000 30000 40000 50000 Signal DE
Hauteur dans l'antenne (cm)
DE
SPI
Hauteur dans l'antenne (cm)
Figure 6.14: Etat initial de la colonne de sol 2, mesuré par les séquences DE (2e écho) à gauche et SPI à droite.
Le signal SPI montre une forme légèrement bombée, propre aux inhomogénéités de champ de l’antenne, et dont on peut ensuite s’affranchir en normalisant les profils par cette mesure initiale. Les ordres de grandeur sont différents de ceux des profils présentés pour la colonne 1 car un autre programme a été utilisé. On note aussi une baisse du signal autour de x=10 cm ; c’est un artéfact lié à la mesure qui est fréquemment observé dans les profils SPI. On le
6.4. Résultats du transport de l’eau dans la colonne 2 143 reconnait par sa position, exactement située au milieu de l’antenne. On remarque aussi une zone de plus forte intensité en bas de colonne (entre x=5 et 2 cm environ).
Le signal DE montre une intensité légèrement croissante entre le haut de colonne (x≈17 cm) et environ x=5 cm. Dans les derniers centimètres, l’intensité du signal est beaucoup plus élevée.
A partir des profils SPI et DE, on note une répartition relativement homogène de la teneur en eau sur l’ensemble de la colonne, sauf sur les derniers centimètres. Dans cette zone inférieure, la teneur en eau est beaucoup plus élevée que dans le reste de l’échantillon. La différence est plus prononcée sur la mesure DE que sur la distribution SPI. Cela peut signifier que l’eau de cette zone est contenue dans des grands pores. L’eau dans le reste de l’échantillon est principalement localisée dans des petits pores, et par conséquent la mesure DE n’y est pas sensible.
6.4.2
Suivi de l’eau pendant les pluies
Les évolutions des quantités d’eau ont été représentées de la même façon que pour la colonne n°1, mais les graphiques construits à partir des effluents sont présentés en terme de débit à cause du problème expérimental (survenu 17 minutes après le début de la pluie). Ils sont présentés figure 6.15 pour la première pluie.
Sur le graphique de gauche, on remarque bien les trois premières phases identifiées sur les évolutions de la colonne 1 : la montée correspondant à la prise d’eau de la colonne, puis le régime semi-permanent qui est ici remarquablement plat et proche d’un régime permanent, puis la descente correspondant à la perte d’eau suite à l’arrêt de la pluie.
Le graphique de droite (SPI) permet de distinguer les différents régimes, repérés aux mêmes temps que pour le graphique de gauche, mais on remarque une baisse importante de l’intensité du signal pendant la phase 2○. Cette baisse n’est pas attendue pendant le régime permanent, à moins d’une baisse du débit d’entrée. Cependant le graphique de gauche ne semble pas indiquer cela. On peut faire l’hypothèse que l’eau migre vers des pores très fins et n’est plus détectée par SPI. Le sol ayant un état initial plus sec que la colonne de sol 1, cette hypothèse est envisageable. La baisse du signal SPI représente quelques pourcentages de la mesure, et peut aussi être liée à la résolution.
L’évolution de la quantité d’eau estimée à partir des effluents pendant la deuxième pluie est présentée figure 6.16. Le graphique montre bien les quatre régimes ; on distingue en
1
○ la montée, aussi rapide que pour la pluie n°1 (moins de 20 min), puis en 2○ le régime permanent est très constant, jusqu’à la fin de la pluie où le débit chute rapidement ( 3○), puis plus lentement ( 4○).
Figure 6.15: Évolution de la quantité d’eau dans le sol calculée à partir des courbes de percée (à gauche) et des profils SPI (à droite) pour la pluie n°1 dans la colonne 2.
0 20 40 60 80 100 120 140 160
0
1
2
3
4
Débit (ml/min)
Temps (min)
Figure 6.16: Évolution de la quantité d’eau dans le sol calculée à partir des courbes de percée pour la pluie n°2 dans la colonne 2.
6.4.3
Profils IRM pendant les pluies
Nous pouvons à présent étudier les profils SPI enregistrés au cours de la pluie afin de mieux comprendre les evolutions de teneur en eau présentés précédemment. Les deux pre- mières parties de la pluie 1 sont présentées figure 6.17. On peut voir sur le graphique 1○a le haut de la colonne s’humidifier, et les dernières courbes montrent que l’eau est arrivée en bas de colonne. Sur le graphique suivant, la teneur en eau augmente de façon importante en bas de colonne. Elle semble stabilisée sur le reste de l’échantillon, avec une teneur en eau plus grande en haut qu’en milieu de colonne. Le graphique 1○c montre que la teneur en eau augmente dans tout l’échantillon, en particulier à ses extrémités. La coupure de la pluie due
6.4. Résultats du transport de l’eau dans la colonne 2 145 au problème expérimental expliqué plus haut a eu lieu entre les deux courbes foncées et les autres. Il a engendré une diminution de la teneur en eau dans la partie basse de l’échantillon.
1 a 1 c 0 5 10 15 20 0 5 10 15
Σ
SPI -
SPI
initial 1 b 0 5 10 15 20 0 5 10 15 0 5 10 15 20 0 5 10 15 0 5 10 15 20 0 5 10 15Hauteur de colonne (cm)
2Hauteur de colonne (cm)
Σ
SPI -
SPI
initialFigure 6.17: Profils SPI normalisés par soustraction pendant la mise en place du régime permanent 1○. Les courbes sont présentées en dégradé de bleu foncé à bleu clair. Un profil est enregistré toutes les 1minute 11 secondes.
Sur le graphique 2○ on peut voir de très légères variations de teneur en eau, en particulier au milieu de la colonne ainsi que l’intensité du pic en bas de colonne. Le reste des profils SPI n’est pas présenté car très peu de variations sont visibles.
Globalement, cette colonne de sol est homogène et présente une fine porosité et aucun macropore. Par conséquent, les variations de teneur en eau sont légères, et les séquences IRM ne les détectent pas bien. Ce sol a donc une forte capacité de rétention. Les observations IRM ne sont pas tout à fait en accord avec les données des effluents, probablement car l’eau s’infiltre dans une fine porosité qui n’est pas détectée par IRM.