Tensiomètre

Le tensiomètre est l’instrument utilisé pour la mesure directe de la succion du sol, qui est l’élément essentiel pour l’étude de l’écoulement non saturé des sols. L’équipement choisi pour le projet est le tensiomètre du modèle T4e (Figure 3.28.a) fabriqué par UMS GmbH München (entreprise du groupe METER). L'eau du sol et l'eau du tensiomètre sont en contact à travers la pierre poreuse de la pointe, qui crée une interface idéale entre les pores et l’eau. La succion du sol est directement transmise au transducteur de pression qui offre un signal continu à l’acquisiteur de données. L’équipement utilisé pour l’enregistrement est le boitier DL6 Data Logger fabriqué par Delta-T Devices Ltd.

(a) (b)

Figure 3.28 - Instrumentation pour la mesure de succion

[(a) tiré de Hoskin Scientifique, 2019; (b) tiré de Meter Groupe AG 2011]

Les tensiomètres fonctionnent de +100 kPa (pression de l'eau) à -85 kPa (succion). Si la succion du sol dépasse la valeur de -85 kPa, la pierre poreuse s'assèche et le tensiomètre doit être rempli en vue d’assurer la saturation adéquate pour son fonctionnement. Tous les tensiomètres du projet sont saturés en laboratoire selon le processus décrit par le fabricant (p.24 du manuel) avant l’installation sur le terrain. Ensuite à la saturation un test de conformité est fait : le tensiomètre est inséré dans un tube avec une colonne d’eau de 7,5 cm de hauteur. Si l’eau dans le tube n’a pas des bulles, la lecture doit être de 0 kPa.

Ainsi que la sonde de teneur en eau, le tensiomètre est un équipement de fonctionnement électrique dont les lectures sont faites en mV. Dans ce contexte, une calibration doit être réalisée. En fonction des aspects liés à l’échéancier, la calibration a été réalisée en laboratoire après la

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construction du plan expérimentale. Comme tous les tensiomètres sont déjà installés sur place, la calibration est faite uniquement avec un tensiomètre disponible au laboratoire

3.5.2.1 Méthode de calibration.

Comme dit précédemment, le tensiomètre T4e émet des lectures en mV. La courbe de calibration fait la conversion de ces lectures en unité de pression. De la même façon que le test de conformité, la calibration est faite à l’aide d’une burette graduée remplie avec une colonne d’eau. L’hypothèse est que le comportement de la courbe serait le même, soit pour des valeurs de pressions ou de succion. À partir du point de pression de 0 kPa (à 7,5cm), des incréments de 5 cm de l’eau sont ajoutés pour avoir les respectives mesures de pression en mV, jusqu’à la hauteur de 25cm. La procédure de calibration est faite pour les trois DL6. La Figure 3.29 présente les courbes obtenues par la régression linéaire et en imposant l’interception par zéro.

Figure 3.29 - Courbe de calibration des DL6 en interceptant par zéro

Malgré l’obtention des équations de calibration et leur utilisation pour l’analyse des données de la première année du plan expérimental, cette première calibration a une erreur significative d’hypothèse. Il est à noter que le manuel du T4 prévoit un décalage de 0,5kPa lié à la lecture zéro mV du tensiomètre, alors, l’interception n’est passe pas à l’origine du graphique. De cette façon, les courbes sont révisées selon l’indication du fabricant comme montré par la Figure 3.30.

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Figure 3.30 - Correction de la courbe de calibration des DL6

Il faut remarquer que les boitiers DL6-02 et DL6-03 disposent pratiquement de la même courbe de calibration. Probablement, la différence rencontrée pour le boitier DL6-01 découle des erreurs d’exécution en laboratoire. Les nouvelles équations sont plus cohérentes avec les points mesurés. Cependant, la procédure n’est pas encore l’idéale. Il serait plus adéquat que la calibration des tensiomètres prévoit des points dans la gamme de valeurs de succion pour attester que la courbe de calibration est linéaire (avec le même coefficient angulaire), soit pour de valeurs de pressions et succions. D’ailleurs, pour que les courbes soient plus représentatives il est intéressant la réalisation de la calibration en utilisant tous les tensiomètres du projet.

Dans ce contexte, ce mémoire indique aux travaux futurs du groupe de recherche qu’une calibration pour chaque tensiomètre soit faite directement sur le terrain au cours de l’été et automne 2019. Avec un équipement dénommé INFIELD, du même fabricant du T4e, il est possible l’enregistrement des mesures de succion en unité de pression étant donné que son équation de calibration est déjà intégrée dans l’appareil. Par le biais des lectures du INFIELD (en kPa) et de mesures captées par le boitier DL6 (en mV) au même moment, il est possible de tracer une nouvelle courbe de calibration plus précise.

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Il est important de mentionner que les résultats qui impliquent les mesures de succion pour la période analysée dans le cadre de ce mémoire sont traités selon les équations obtenues par la première calibration. Ces valeurs doivent être révisées lors de la conclusion de la méthode de terrain proposé précédemment.

Au cours de la première année de fonctionnement des lysimètres, un autre type de tensiomètre est installé sur le terrain pour la redondance de réponses du T4e et aussi pour complémenter les informations de succion à certains niveaux des lysimètres. L’équipement utilisé est le Irrometer. Pourtant, l’application de cet instrument n’est pas intégrée dans le cadre de ce mémoire. La présentation de l’instrument, sa calibration et les résultats obtenus seront présentés dans travaux futurs du groupe de recherche.