La perméabilité des réservoirs à lisier en béton /

LA PERMEABILITE DES

RESERVOIRS A LISIER EN BETON

DOCUMENT PREPARE PAR JACQUES DENIS

DEPARTEMENT DE GENIE RURAL

UNIVERSITE McGILL, MONTREAL DECEMBRE 1989

THESE PRESENTEE A LA FACULTE DI ETUDES SUPERIEURES ET DE RECHERCHE

(

(

(

REMERCIEMENTS

L'auteur tient à remercier Johanne Sylvain ainsi que France et Serge Denis pour la grande collaboration qu'ils ont fournie tout au long de cette recherche. Sans leur précieux

été difficile de mener

à terme.

ii

apport, il aurait cette recherche

--

RESUME

Deux petits réservoirs souterrains en béton, d'une capacité d'environ 70 m3 chacun, ont été testés afin d'en mesurer leur taux d' ir,fil tration à l'eau et au fumier de bovin ayant une concentration en matière solide de 1% et 3%. Le taux d'infiltration à l'eau a été mesuré de façon positive et négative.

Un infiltration est dite positive lorsque le niveau de la nappe phréatique est plus élevé que le niveau du liquide à

l'intérieur du réservoir. Donc, le mouvement de l'eau se fait de l'extérieur vers l'intérieur du réservoir. La situation inverse est appelée une infiltration négative.

Les résultats ont donné un taux d'infiltration variant de

0,00 à 6,684 x 10-7

mIs.

La valeur minimum a été enregistrée par le réservoir 55 à 1% de matière organique et la valeur maximum a été enregistrée par le même réservoir lorsque

(

•

l

ABSTRACT

Two undergrounds concrete manure reserJ'oirs of 70 m3 were tested for their infiltration rate to water as weIl as to 1%

and 3% total sol id dairy manure. positive and negative infil tration were measured for the water test while only negative infiltration was mesured with the manure.

Positive infiltration is met when the water table into the soil is above the liquid level into the reservoir. In that case, the water is moving from the outside to the inside of the reservoir. An opposit situation is met when the infiltration is negative.

From the resul ts, the infiltration rate varied from 0.00 to

6.684 x 10-7

mis.

The minimum value was recorded at the

reservoir 55 with

n

of total solid manure and the maximum value was recorded with same reservoir wi th positive pressure to water .

TABLE DES MATIERES Remerciements • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Il • • • • Résumé Abstract Table des Liste des Liste des Liste des

...

...

matières tableaux figures symboles

·

... .

·

... .

...

·

... .

INTRODUCTION

...

OBJECTIFS

...

LA PORTEE DU PROJET

...

REVUE DE LITTERATURE

...

contamination des nappes par les fosses à

lisier en béton

...

Les propriétés hydrauliques du béton

...

Les causes des fissures dans le béton

...

PAGE ii i i i iv v vii ix xi 1 7 8 9 9 12 19

Les méthodes pour mesurer la perméabil i té du béton 20 Conclusion

...

23

1

.

,

(

1

l

TABLE DES MATIERES (SUITE)

METHODOI..OGIE •••••• " . . . 24

Matériel utilisé . . . 24

Conductivité hydraulique à l'eau •...••••....•... 28

Conductivité hydraulique au fumier ..••••....••... 28

Méthodes de calcul utilisées •.•••....••....•••..•.. 29

Mouvement des contaminants dans le sol ..•...•... 32

RESULTATS ET DISCUSSIONS ••••••••••••••••••••••••••••• 40 La conductivité à l'eau des fosses expérimentales .. 40

La conductivité au lisier des fosses expériment.ales 42 La distribution de la matière organique dans les réservoirs .•.•••..••...•.••... 43

La baisse du taux d'infiltration ....•...•... 46

Les mouvements des contaminants dans le sol .••...•• 47

CONCLUSION

...

58

REli'ERENCES

...

60

;u

,o.

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Estimation de la production totale

annuelle de bétail et de volaille ...••... 5

Tableau 2: Valeur fertilisante en N, P, K du fumier à l'état frais des principales

espèces animales ••••..••.•....•...•.... 6

Tableau 3: Quantité d'éléments fertilisants

secondaires trouvés dans le fumier frais. 6

Tableau 4: Conductivité hydraulique à l'eau des réservoirs 55 et 56 sous l'effet de la

pression posi t i ve ••••.••....•••...•.... 53

Tableau 5: Conductivité hydraulique à l'eau des réservoirs 55 et 56 sous l'effet de la

pression négative •••.•••....••...•.... 54

Tableau 6: Conductivité hydraulique au lisier des réservoirs 55 et 56 sous l'effet de la

,

l

(

(

_,

LISTE DES TABLEAUX (SUITE) Tableau 7: Pourcentage de solide dans le fumier

des échantillons pris dans les

réservoirs 55 et 56 •••••••••••••••..•••.. 56

Tableau 8: Pourcentage de solide dans le fumier des échantillons pris dans le réservoir 55,

le 30 juillet •••••••••••••••.••••••••••.. 56

Tableau 9: Analyse d'échantillons de sol près du

réservoir à fumier ••••••••••..••••...••.. 57

1

_t

.

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Vue de plan de la cour d'exercice

1

.

de bovins . . . fi • • • • • • • • • 35

1

{

i , }

i Figure 2: Vue en coupe des réservoirs 55 et 56 •••••. 36 ! i

t

r

,

h

Figure 3: Moniteur à tambour rotatif ouvert ....•.... 37

~,

1

,

•

>

Figure 4: Moniteur à tambour rotatif fermé ...•.... 37

Figure 5: Bocal de plastique à une extrémité

de la perche . . . 38

î /' ...

Figure 6: 'ontrô1e d'ouverture et de fermeture

à l ' autre extrémité de la perche ...••... 38

Figure 7: Pompe submersible dans un panier métallique 39

Figure 8: Pompe pour le remplissage et la vidange

des réservoirs de béton expérimentaux ... 39

Figure 9: Infiltration d' eau par les joints ... 49

Figure 10: Formation de bulles par les joints ...•... 49

(

(

(

LISTE DES FIGURES (SUITE)

Figure 11: Niveau du 1iquide du réservoir 55 après

le remplissage à 3% le 7 aollt 1987 ••••••• 50

Figure 12: Vue en plan de 12:& posi tiClil des puits d'échantillonnage de sol par rapport

au réservoir à 11sier •••••••••..•••....•• 51

Figure 13: Graphiques des analyses de sol près

du réservoir à lisier ••••..•••...••••.•.• 52

LISTE DES SYMBOLES

A

=

Surface de section de coupe Af = Surface du fond du réservoir

At = Surface intérieure totale mouillée du réservoir

C

=

Variable, fonction de la dimension du cylindre annulaire et de la viscosité dynamique du fluide

Ep

=

Epa isseur du plancher

Ew

=

Epaisseur des murs

ç

=

Constante qravi~ationnelle

h = Hauteur du cylindre de béton

hO

=

Hauteur de la nappe d'eau souterraine au temps to hl

=

Hauteur de la nappe d'eau souterraine au temps t₁ hm

=

Hauteur moyenne de la nappe d'eau souterraine H = Pression hydraulique

HO

=

Hauteur du liquide dans le réservoir au temps te Hl

=

Hauteur du liquide dans le réservoir au temps tl Hm

=

Hauteur moyenne du liquide dans le réservoir

l

=

Index de grosseur des particules K

=

Coefficient de perméabilité

Ks

=

Coefficient de perméabilité mesuré dans un béton sec

Kh = Coefficient de perméabilité mesuré dans un béton humide

L = Epaisseur moyenne du milieu poreux

p

=

Fraction de porosité du béton

P = Périmètre intérieur du réservoir

st

LISTE DES SYMBOLES (SUITE)

(

(

P2

=

Pression intérieure du réservoir

Q ₌

_{Débit de liquide}

à

travers le milieu poreux

rl

=

Rayon interne du cylindre annulaire

r2

=

Rayon externe du cylindre annulaire

t

=

temps écoulé

tl - to

=

Intervalle de temps de la prise de lecture

x

=

Profondeur de la pénétration de l'eau

a

=

Facteur tenant compte de la porosité du béton

6V/6t - Dérivé du volume de liquide dans le réservoir

par rapport au temps

~

=

Viscosité du fluide

o =

Densité du fluide

03 =

Contrainte latérale sur un mur

INTRODUCTION

Avec l'arrivée de nouvelles technologies qui automatisent de plus en plus le travail, et l'introduction de la culture du mais vers les années 1965, les cultivateurs québécois n'ont

cessé d'augmenter leurs troupeaux et d'agrandir leurs installations et ce, surtout dans les domaines de la volaille et du porc. Dans le tableau 1, on remarque que la production de bovins de boucherie est restée relativement stable entre les années 1959 et 1979. Par contre, on retrouve une production de bovin 1,4 fois plus élevée en nombre en 1984

par rapport à 1979. Dans le domaine porcin, on a enregistré une production de 4 723 500 unités en 1984 comparativement à

l 850 500 en 1964, soit une production de plus de 2,5 fois supérieure. De plus, la production avicole est passée de 11 561 000 unités en 1954 à 93 307 000 en 1984, multipliant ainsi par 8 les performances obtenues 30 ans auparavant.

Cette augmentation du cheptel québécois ne s'est pas réalisée de façon uniforme sur l'ensemble du territoire agricole québecois. L'évolution rapide des entreprises porcines s'est surtout signalée dans les régions de l'Assomption, st-Hyacinthe et de la Beauce. Ces entreprises, ayant une production de fumier relativement élevée, s'exploitent souvent sans champ puisque la totalité de la nourriture

(

et Vallé (1980) soulignait que cette augmentation de la densité du bétail exploité sans champ, tel le porc, devait nécessairement entrainer un surplus de fumier dans les régions concernées.

Cependant, l'établissement des entreprises d'élevage au Québec ne fut pas accompagné de c'on~truction de structures d'entreposage des fumiers. Selon Jutras (1980), en 1975, à

peine 5% des fermes laitières disposaient d'une structure en béton ayant une capacité suffisante pour l'entreposage d'hiver. Par ailleurs, la capacité d'entreposage moyenne pour la production de porc: était d'à peine 3 mois. Les conséquences de ces trop faibles capacités d'entreposage furent la perte de purin provenant des tas de fumier solide et le déversement de lisier directement dans les rivières.

Ces déversements directs de purin et de lisier ont créé de sérieux problèmes de contamination des eaux de surface et même des eaux souterraines dans la région de l'Assomption (Vallières, 1982). Cette contamination est due aux fortes concentrations de matière organique, de

pathogènes et de minéraux contenus dans tableaux 2 et 3 présentent les valeurs fumier.

micro-organismes le fumier. Les fertilisantes du

québécois et l'a incité à se soucier davantage de la qualité de son milieu de vie. C'est suite à cet éveil que le Gouvernement du Québec créait son propre ministère de l'Environnement. Celui-ci introduisait, en 1981, le premier règlement sur les exploitations animales et la qualité des eaux de surface. A cette époque, seules les structures de béton étaient reconnues comme réellement étanches au fumier et au lisier. Les lagunes (structures de terre) étaient tolérées à la condition d'offrir une conductivité hydraulique inférieure à 10 x 10-10 mis.

En fait, selon Vuorinen (1985 b), la perméabilité d'une dalle de béton normale de bonne qualité, testée en laboratoire, offre, à maturité, une conductivité hydraulique variant de 1,48 x 10-12 à 1,18 x 10-15 mis.

Cependant, aucune structure de béton n'est construite en une seule pièce, mais plutôt, en plusieurs sections reliées entre elles par des joints. certains ingénieurs (Turnbull et al., 1977) préfèrent ne pas imperméabiliser ces joints dans le cas d'une fosse souterraine, de crainte que la pression hydrostatique ne brise le plancher, ou que celui-ci cherche à

flotter

si

la nappe phréatique devient plus élevée que le niveau de lisier du réservoir. En plus des joints, il y a inévitablement le développement de nombreuses fissures

(~

contraintes causées par le phénomène du gel et du dégel. Les contraintes causées par la glace peuvent atteindre une valeur aussi élevée que 2 , 4 MPa (Teng 1 1962) 1 ce qui correspond à

une pression 60 fois supérieure à celle exercée par une colonne d'eau sur un mur de 4 mètres de haut.

En conclusion, l'étanchéité des structures de béton peut être mise en doute, surtout si l'on considère les fissures qui peuvent s'y développer dans un contexte climatique nord-américain comme le Canada. Il serait donc valable de mesurer l'étanchéité de quelques structures de béton pour vérifier si celles-ci rencontrent bien les normes des autorités gouvernementales. l l i ~ l ,1 ,

Tableau 1. Estimation de la production totale annuelle de bétail et de vclaille.

année bovins de porcs volaille

boucherie 1954

*

_***

_***

11 561 000 1959

*

270 800

_***

28 614 000 1964

*

297 000 1 850 500 50 425 000 1969

*

252 600 1 868 000 81 876 000 1974

*

218 200 2 431 300 83 629 000 1979

_**

289 600 3 981 700 94 871 000 1984

_**

399 600 4 723 500 93 307 000

Ce tableau est reproduit avec la permission du Bureau de la statistique du Québec.

*

Bureau de la statistique du QUébec (1977-1978).

**

Bureau de la statistique du QUébec (1986).

(

(

Tableau 2. Valeur fertilisante en N, P, K du fumier à l'état frais des principales espèces animales.

Espèce

_"2°

N P K % kg/t kg/t kg/t Bovin 85 5,5 0,85 2,9 Porc 85 6,5 l,50 4,6 Poule pondeuse 60 14,0 5,5 3,1 Poulet à griller 60 15,0 3,3 2,9

Source: Agriculture Québec. (1978) Agdex 538

Tableau 3. Quantité d'éléments fertilisants secondaires trouvés dans le fumier frais.

Eléments kg/t Calcium 1,2 à 3,7 Magnésium 0,8 à 2,9 Soufre 0,5 à 3,1 Fer 0,04 à 0,47 Zinc 0,02 à 0,09 Bore 0,01 à 0,06 Manganèse 0,005 à 0,09 Cuivre 0,005 à 0,015 Molybdène 0,0005 à 0,0055

r---OBJECTIFS

Le projet avait les ~bjectifs suivants:

1- Vérifier l'étanchéité de deux fosses à fumier en mesurant son taux d'infiltration à l'eau;

2- Vérifier l'étanchéité des deux fosses lorsque remplies de lisier;

3- Observer l'effet de la teneur en matière solide du lisier sur l'étanchéité des fosses à fumier;

4- Etudier l'absorption et le mouvement dans le sol des contaminants provenant du lisier échappé par les fosses à

(

(

LA PORTEE DU PROJET

Cette étude constitue un premier pas ayant pour but de vérifier l'étanchéité de deux fosses coulées, en béton armé, lorsque remplies avec du lisier de teneur variable en matière solide. Le projet ne considère pas le nombre ni la dimension des fissures affectant l'étanchéité de ces deux fosses.

De plus, le projet a été réalisé dans le champ et non en laboratoire. Donc, n'ayant pas toujours les conditions idéales et des instruments de haute technologie, la précision avec laquelle la conductivité hydraulique des fosses fut mesurée était limitée à approximativemnt 10- 10 rn/s. Ce chiffre représente la limite de la précision des instruments puisque jamais, un chiffre inférieur n'a été calculé par l'ordinateur sauf la valeur 0,000.

-REVUE DE LITTERATURE

Très peu de recherches ont été effectuées jusqu'à maintenant en ce qui concerne l'étanchéité des fosses à purin. Patni et al. (1981), rapportent des expériences ayant commencé en 1981. Par ailleurs, Valliè.res (1982) s'est interessé aux méthodes pour améliorer l'étanchéité du béton des fosses à

purin. Il existe enfin plusieurs études dans le domaine du génie civil qui pourraient s'appliquer au domaine des fosses

à purin. La revue de littérature porte premièrement sur les travaux qui ont permis d'évaluer la contamination des nappes provenant de l'infiltration de lisier de fosses en béton, puis sur les propriétés hydrauliques du béton lui-même. Enfin, la revue portera sur les causes du fissurage du béton et les méthodes pour mesurer la perméabilité du béton.

CONTAMINATION DES NAPPES PAR LES FOSSES A LISIER EN BETON Patni et al. (1981) rapportent les résultats d'une étude sur l'impact environnemental de trois structures d'entreposage contenant du fumier de bovin. La premiere structure était un réservoir d'une capacité de 1350 m3 (37 ID x 14,4 m x 3 m) et

servait à entreposer le lisier de bovins laitiers. Le second consistait en un caniveau de 30,6 m de long, 2,3 m de large et 1,4 m de profondeur sous le niveau du plancher principal de l'étable tandis que le troisième n'était qU'une

(

(

(

forme de 1800 m2 de béton destinée à l'entreposage du fumier de bovin solide.

Aucune de ces trois constructions n' avai tété traitée pour étancher leurs joints. Sur une période de trois ans, des échantillons d'eau on été recueillis quotidiennement à partir de puits collecteurs placés de J à 10 mètres des structures d'entreposage. Les résultats ont démontré que la somme des concentrations de NOJ-N et NH4-N ne dépassait pas les limites de l'eau potable, soit de 10 mg/le De plus, les concentrations moyennes de P04-P et K n'ont jamais dépassé le seuil des 15 et 8,4 mg/l respectivement.

Vallières (1982), de son côté, a testé différentes méthodes d' imperméabilisation du béton sur huit réservoirs à purin. Après l'analyse d'échantillons d'eau, il a obtenu des résul tats très variables pour les concentrations de N03 -N, NH4-N et P04-P. En ce qui concerne le comptage des coliformes (fécaux et totals), les résultats se sont avérés tout aussi variables. Sur les huit réservoirs étudiés, cinq polluaient de façon significative les puits collecteurs d'échantillons autour des réservoirs, et ce, même après avoir enduit la paroi intérieure des murs d'un scellant ou la paroi extérieure d'une couche de bentonite. Les concentrations azotées et le comptage des coliformes fécaux ont généralement dépassé les valeurs recommandées pour les normes d'eau

...

potable. Aussi, les puits témoins offraient des valeurs tout près des seuils de tolérance, et même au-dessus.

Les résultats de Vallières (1982) semblent indiquer que les déversements survenant lors des remplissages des réservoirs, de même que les pertes provenant des réservoirs eux-mêmes, contribuaient grandement à la contamination de la nappe d'eau souterraine. Les concentrations élevées de contaminants peuvent s'expliquer par l'infiltration du liquide provenant des fissures du plancher, qui lui n'aurait pas été traité. De plus, pour les trois fosses, le déplacement des polluants était grandement favorisé par la haute conductivité hydraulique du gravier et du sable sous-jacent.

Barrington (1985) a démontré que l'éChantillonnage à l'aide de puits collecteurs n'était pas très précis pour mesurer l'infiltration des structures en question. Si l'infiltration est faible, les sols peuvent absorber les polluants avant que ceux-ci n'atteignent les puits. Donc, les résultats d'échantillonnage par puits s'avérent valables seulement dans le cas d'infiltration anormalement élevée. Mais avec une faible infiltration sur une très longue durée, la couche de sol devient quand même saturée et les polluants se rendent au puits. Ceci peut expliquer pourquoi Patni et al. (1981) n'ont pu détecter de traces de N, P et K dans leurs

(

échantillons, du à l'âge limité des structures en question (5

à 10 ans) et à la faible infiltration.

Les résultats de Barrington (1985) aident à expliquer les résultats obtenus par Vallières (1Y82). Celui-ci mesurait une forte concentration de contaminants, même dans les puits collecteurs témoins. La présence de polluar.ts serait probablement attribuable au fait que le site était déjà contaminé avant même le début des expériences vu l'âge relativement avancé des structures, ou à la faible teneur en argile, qui offrait une faible capacité d'absorbtion, laissant migrer les polluants sur de fortes distances. Barrington (1985) a donc suggéré de mesurer l ' infil tration des réservoirs par une méthode beaucoup plus directe plutôt que de se servir de puits collecteurs pour les p~ises

d'échantillon. Cette méthode consiste à mesurer le

rabattement du liquide dans un réservoir fermé dans un temps donné tout en tenant compte de l'évaporation.

En termes de contrôle de pollution, Turnbull et al. (1977) ont suggéré de placer de l'argile autour des réservoirs, afin de boucher rapidement les légères fissures dans le béton. Ceci limiterait grandement l'infiltration des réservoirs.

LES PROPRIETES HYDRAULIQUES DU BETON

Dans les applications du génie civil, Poon et al. (1986), ont 12

-

utilisé une équation basée sur la loi de Darcy et l'équation de Poiseuille pour déterminer le coefficient de perméabilité (X) pour une combinaison donnée de milieu poreux et de gaz. Cette équation se lisait comme suit:

x ..

où

Q = débit (cm3 / sec)

L

=

épaisseur du milieu poreux (m)

~

=

viscosité du qaz (poise) Pl = pression extérieure (bar) P2

=

pression intérieure (bar)

A = surface de section de coupe (m2 ) K = coefficient de perméabilité (L2)

• •• (1)

La valeur K a une dimension de surface (L2) et représen-terai t la perméabilité pour la combinaison du gaz et du milieu poreux considéré. Selon Poon et al. (1986), cette perméabilité pourrait être fonction de la surface extérieure des pores seulement. Or 1 cette surface est à son tour

fonction de la grosseur, forme et porosité des grains du matériel poreux ainsi que de la distribution de la grosseur des pores du béton. Cette observation corrobore celles de Mi1ls (1988) qui mentionnait que la perméabilité du béton est grandement fonction du rapport eau/ciment.

Dans le cas d'un cylindre de béton de forme annulaire, Hanaor (1985) a utilisé l'équation suivante pour calculer le

(

(

(

coefficient de perméabilité du béton avec de l'azote liquide

(-196 ·C).

où

K=C x Q/H • •• (2)

K

=

le coefficient de perméabilité (m2 )

Q = débit du liquide à travers le milieu (m3/s) H = différence de pression à travers la paroi du

cylindre annulaire à la mi-hauteur (N/m2) C = IJ Log(r2/r1) / 27rh

=

variable fonction de la dimension du cylindre annulaire et de la viscosité dynamique du fluide

(N-sec / m3 )

r1

=

rayon interne (m) r2

=

rayon externe (m)

h

=

hauteur du cylindre de béton (m)

J1. = viscosité dynamique de l'azote liquide ( force x temps/surface)

= 141 x 10-6 N-sec / m2

Cette équation découle de la loi de Darcy pour mesurer la perméabilité d'un milieu poreux sujet à un écoulement radial en régime permanent et en utilisant un liquide (fluide incompressible). Les coefficients de perméabilité obtenus se situaient entre 5 x 10-19 m2 et 1 x 10-16 m2 avec une moyenne de 2,1 x 10-17 m2 • Selon ces résultats, les quatre facteurs affectant de façon significative la perméabilité sont, par ordre d'importance, le type d'agrégat, l'émulsifiant d'air (la présence de bulles d'air dans le béton augmente la perméabilité) le taux d'humidité et la résistance en compression du béton. Les résultats de ces expériences vont à

l'encontre de ceux obtenus à des températures normales. L'augmentation de la perméabilité du béton avec sa résistance prouve donc que le béton, soumis à des froids intenses, possède des caractéristiques uniques. Dans sa conclusion, Hanaor (1985) mentionne qu'il n'y a pas de corrélation significative entre l'espacement des micro-fissures et la perméabilité du béton, mais ql" i l pourait y en avoir une

entre l'épaisseur moyenne des micro-fissures et la

perméabilité.

De son côté, Vuorinen (1985 a), reproche à la méthode dite extérieure ("rate of flow method") d'être inefficace pour le cas du béton ayant une perméabilité très basse, et préfère la méthode dite intérieure ("depth of penetration method"). I l a

développé une équation empirique pour calculer la

perméabilité du béton. Cette équation étant inspirée de l'équation suivante:

avec

K =

x

2

1

2Ht ••• (3)

K = coefficient de perméabilité (mis)

x

=

profondeur de la pénétration de l'eau (m) H = pression hydraulique (m)

t

=

temps écoulé (s)

Cependant, i l reproche à cette équation de ne pas tenir compte de la porosité du béton (a), qui peut varier de 0,02 à

.

\

(

(

_...

de cette porosité influence la perméabilité. donné l'équation suivante:

K = 0, 4 a x2 / Kt

Ce qui lui a

••• (4)

Il est à noter que cette équation s'applique seulement dans le cas où les pores du béton restent rempl ies d'air même après la pénétration de l'eau à 1'intérieur du béton. Il. a conclu que si cette condition était respectée, cette équation avai t une bonne corrélation avec les valeurs de perméabil i té calculées par la loi de Darcy.

vuorinen (1985 b), a aussi développé une relation entre la perméabilité du béton saturé d'eau (Kh) et la perméabilité du béton sec (Ks). Cette relation est empirique et se l i t comme suit:

log Ks = log Kh + 1,93 ••• (5) où

Ks

=

perméabilité du béton sec

Kh = perméabilité du béton humide (saturé d'eau)

Cette relation implique que le béton sec est environ 100 fois plus perméable que le béton saturé d'eau. Il explique cette différence par le fait que le béton sec bénéficie de la capilarité en plus de la différence de pression pour absorber

•

-::.

l'eau à une plus grande vitesse; tandis que le mouvement de l'eau, dans le cas du béton saturé d'eau, s'explique par la différence de pression seulement.

De son coté, HUls (1988) mentionne qu'il était plus facile de déterminer la perméabilité d'un milieu poreux à l'aide d'un gaz inerte plutôt que d' util iser de 1 ' ea u . Il ajoute que le ratio eau/ciment est le paramètre le plus utilisé pour déterminer la qualité du béton. Puisque la perméabilité détermine la durabilité du béton (Mills, 1988), le pourcentage de vide au moment de la compact ion est un paramètre tout aussi important. De plus, la perméabilité à

l'eau et à l'air est inversement proportionnelle à la contrainte latérale (a3) et directement proportionnelle au

pourcentage de vide du mil ieu poreux.

utilisant du béton ayant une porosité de 12% de son volume apparent, Martialay (1988) a rapporté que la perméabilité à

11 air augmente avec le temps, mais a tendance à se stabiliser après 20 ans, et ce, surtout pour des mesures prises à basse pression (0,40 kpJcm2). Selon lui, ceci s'expliquerait par le fait que l'eau qui n'a pas réagi avec le ciment s'évapore, créant un vide, augmentant ainsi la porosité, ce qui a pour effet d'augmenter la perméabilité. Il mentionne aussi que l'uniformité de la perméabilité est fonction de l'homogénéité

(

(

(

PaIl et al. (1980), concluent qu'il est possible, dans une

certaine limite, de prédire la perméabilité d'un milieu poreux composé de particules sphériques, connaissant la porosité, la grosseur des particules et la distribution des particules. Pour ce faire, il utilise une équation qui ressemble beaucoup à celle de Po on et al. (1986) et qui peut s'exprimer ainsi: K=Q '" L/

a

qAt H ••• (6) avec K

=

Q

=

'" =

L = a

=

9

=

At C H

=

perméabilité propre au milieu poreux (cm2 ) débit de fluide (cm3/s)

viscosité du fluide (dynes-s/cm2 ) longueur du milieu poreux (cm)

densité de l'eau à la température du test (g/cm3 ) constante qravitationnelle (cm/s2 )

surface intérieure mouillée (cm2 )

différence de pression à travers le milieu poreux (cm)

A partir de leurs résultats, la relation suivante qui permet de prédire K avec un coefficient de corrélation de 0,987 a

été développée. CP x I) 2 P K

=

---775 où (p x I) = P -- 2,6 x 10-8 ••• (7)

index de grosseur des particules (sans unité) volume total des pores divisé par le diamètre moyen des pores (cm2)

l

=

coefficient d'uniformité (1/cm2 )

= ce coefficient d'uniformité est défini comme étant le rapport du diamètre maximum de 60% des plus petits pores divisé par diamètre maximum de 10% des plus petits pores

LES CAUSES DES FISSURES DANS LE BETON

Il Y a plusieurs facteurs qui peuvent causer des fissures dans le béton. Selon Nanni et al. (1988), on pourrait les regrouper en quatre grandes catégories: mauvais choix des matériaux, négligence humaine, environnement sévère et

faiblesse dans les structures. L'apparition d'une fissure est souvent le résultat d'une combinaison de deux ou plusieurs de ces causes.

Dans le cas d'un mauvais choix de matériaux, on retrouve le cas d'un ciment qui est fabriqué avec du sable de mer. Or, puisque ce sable possède une très grande teneur en sel, il est évident que le sel (les ions chlorides, Cl-) attaque rapidement l'armature qui prend rapidement de l'expansion, et le béton éclate. Du ciment fabriqué avec une mauvaise formule fait aussi partie de cette catégorie.

Comme exemple de négligence humaine, on retrouve le cas de barres d'armature mal placées, une couverture de béton inadéquate sur les barres d'armature ou encore une mauvaise

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négligence humaine est plus souvent la cause de bris que l'ignorance scientifique.

Dans le cas de conditions climatiques sévères, i l y a bien s1lr le gel et le dégel qui, de loin, sont les plus grandes causes de fissures de béton dans les pays froids comme le Canada. Il y a aussi l'exemple du mur de béton qui subit une grande différence de température entre l'intérieur et l'extérieur. Le froid à l ' extérieur fait contracter le béton alors que la chaleur de l'intérieur dilate le béton créant de grandes contraintes et éventuellement de multiples fissures. Le béton peut aussi être exposé au vent salé du long de la mer, à l'air humide, ou sec, au mouvement du sol et même aux tremblements de terre. Jofriet (1987) comfirme que l'eau en surplus dans le mélange de béton crée un vide lorsque le béton sèche et cause un rétrécissement local isé qui résulte en des contraintes supplémentaires.

Finalement, la faiblesse dans les structures j résulte

d'armatures insuffisantes et d'un manque de béton dans les parties suj ettes à de fortes contraintes.

LES METHODES POUR MESURER LA PERMEABILITE DU BETON

Selon McCurrich (1986), on peut séparer les méthodes pour mesurer la perméabilité du béton en deux classes différentes:

...

i) directement sur place ou ii) en recueillant un échantillon pour faire des mesures en laboratoire.

La méthode directement sur place la plus connue est celle communément appelée ISAT qui, i l Y a quelques années, fut reconnue comme étant la méthode standard. Elle consiste à

appl iquer une sorte d' assiette contre le mur de béton et de mesurer le débit d'eau qui y entre sous une légère pression. La difficulté de ce système est de rendre parfaitement étanche l ' espace laissé entre le mur et l'assiette.

Une autre méthode directement sur place, consiste à percer un trou de 6 mm de diamètre et 30 mm de profondeur, d' Y placer une aiguille à l'entrée, de refermer le trou d~' façon hermétique, puis de créer un vide à l'intérieur. La perméabilité du béton est donc fonction de la vitesse à

laquelle la pression change à l'intérieur du trou.

Il existe encore d'autres méthodes di tes sur place pour mesurer la perméabilité du béton. Par exemple, i l y a l e test

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mesure le pH du béton pour déterminer la profondeur de la carbonisation, la méthode utilisant la phénolphthalé~ne

et la méthode qui consiste à mesurer le changement en conductivité électrique influencé par la pénétration des ions chloridriques.

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Il est parfois plus précis de mesurer la perméabilité en laboratoire (McCUrrich, 1986) lorsqu'il est possible de prendre des échantillons, puisque 1 'humidité y est plus facilement contrôlable.

Pour ce faire, il exist.e le test d' absorbtion d'eau qui peut se faire par immersion du béton ou par capilarité. Pour mesurer le coefficient de perméabilité à l'eau ou au gaz, on doit parfois faire appel à des appareils sophistiqués pour éliminer le coulage ou les effets de bout. La méthode habituellement utilisée pour résoudre ce problème est de placer un échantillon cylindrique dans un tuyau métallique et de créer une différence de pression entre les deux bouts. La perméabilité sera donc fonction de la quanti té de liquide ou gaz qui passera à travers l'échantillon à l'état stable.

Dans le cas où le béton n'a pas l'endurance pour subir ce genre de test, on peut simplement appliquer une pression pendant une période déterminée, et mesurer la profondeur de la pénétration du fluide utilisé, ce qui indiquera la perméabilité du béton.

Un autre important groupe pour mesurer la perméabilité consiste à mesurer le mouvement d'ions ou de gaz à

l'intérieur du béton ayant une différence de pression égale à

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Selon la revue de littérature, i l apparaît évident que la mesure de la perméabilité des fosses en béton doit se faire par la méthode dite directe puisque la méthode dite indirecte, utilisant des puits collecteurs qui offrent des résultats moins précis, est grandement influencée par la texture du sol et aussi la qualité des manipulations.

De plus, la perméabilité du béton varie beaucoup selon les paramètres suivants: le rapport eau/ciment, l'âge, la porosité, la résistance, les contraintes, l'émulsifiant d'air, etc.

Les équations utilisées par ces auteurs ne s'appliquent pas à

cette recherche, considérant les différences dans les matériaux utilisés, la méthodologie ou les méthodes de calcul. Pour cette raison, dans la méthodologie, il faudra

développer une équation permettant de calculer la

conductivi té hydraulique d'une fosse à fumier par le rabattement de son contenu •

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METHODOLOGIE

Une méthodologie a été développée pour mesurer sur place la conductivité hydraulique des fosses à lisier et pour observer le mouvement des contaminants dans les sols provenant de l'infiltration des fosses.

MATERIEL UTILISE

Le travail de recherche s'est déroulé directement sur le terrain au "Centre de recherche animale" d' Agricul ture Canada

à ottawa. L'expérience fut réalisée dans le chalnp même, ceci dans le but de tenir compte des fissures et des joints déj à existants sur les fosses à lisier. Ce proj et avait pour but de mesurer l'infiltration provenant des deux réservoirs à

purin.

Pour ce faire, deux fosses à purin de type souterrain (#55 et #56) ont été choisies (Figure 1). Ces deux fosses servent

à recueillir les eaux de pluie provenant des cours d'exercice de bovins laitiers. Les réservoirs offraient une capacité totale d'entreposage d'environ 73 m3 et présentaient les dimens ions intérieures suivantes: 5, 9 m x 4, 5 m x 2, 785 m.

(Figure 2). Cependant, la présence du grillage

d'alimentation de fumier ne permettait qu'une capacité d'entreposage réelle d'environ 70 m3 •

-

Le plancher était de 300 mm d'épaisseur tandis que les murs et plafonds mesuraient 250 mm d'épaisseur.

d' Agricul ture Canada, un scellant de P. V.

c.

Selon le plan était installé entre le plancher et les murs au moment du montage: il a toutefois été impossible de vérifier leur présence lors des expér iences.

Les murs, planchers et plafonds de ces deux réservoirs ont été renforcés avec deux rangées d'armatures de 15 mm de diamètre (400 MPa) espacées de 250 mm verticalement et de 300

mm horizontalement.

Les réservoirs de béton ont pu être remplis et étudiés sans être perturbés par l'apport de fumier supplémentaire. Par contre, les ruissellements de pluie pouvaient inévitablement entrer dans les deux réservoirs en question, ce qui est venu occasionnellement interférer les expériences.

Pour connaître le niveau de liquide en tout temps dans les fosses, deux boîtes en contre-plaqué furent construites et placées sur le couvert des fosses à raison d'une boîte par fosse. A l'intérieur de chacune des boîtes, un moniteur à

tambour rotatif imprimait sur papier, de façon continue, le niveau de liquide des fosses en question (figure 3 et 4). Le

lorsque le niveau du liquide varie, une flotte attachée à un ruban métallique suit les mouvements du liquide. C'est alors qu 1 une poulie doit tourner dans un se ou un autre, selon

que le niveau monte ou descend, pour finalement imprimer en permanence les fluctuations sur un papier placé sur tambour rotatif.

Dans le but de mesurer en tout temps la hauteur hydraulique entre le liquide du réservoir et la nappe phréatiquet huit

pui ts de 13 cm de diamètre et de profondeurs égales ou supérieures aux fosses ont été pratiqués à raison de quatre autour de chaque fosse (figure 1).. Ces puits ont été creusés dans les surfaces vertes entourant la cour d'exercice et ont servi à mesurer le comportement de la nappe phl:'éatique.

Dans chacun de ces hui t puits, un moniteur à tambour rotatif, placé aussi à l ' intérieur de boites de contre-plaqué, a permis d' enregistrer de façon continue les variations de la nappe phréatique qui se produisaient autour des fosses.

Avec un niveau d'ingénieur (théodolite), toutes les mesures d'élévation de liquide des réservoirs ont été calculées en relation avec le niveau de la nappe phréatique.

lors des évaluations sur les fluctuations du ni veau des liquides. Ainsi, une chaudière d'eau était suspendue à

l'intérieur du réservoir qui faisait l'objet

d'expérimen-tation et ses changements de niveau étaient notés

régul ièrement.

Afin de mesurer la sédimentation des solides du lisier dans les fosses, des échantillons furent recueill is en fonction de la profondeur du liquide. Ces échantillons ont été recueillis à l'aide d'une perche au bout de laquelle était attaché un bocal. Ce bocal avait un mécanisme d'ouverture et de fermeture actionné par une tige contrôlée à l'extrémité opposée de la perche (figure 5 et 6). Ceci a permis d'effectuer les prises d'échantillons aux profondeurs désirées.

Deux pompes submersibles, à rliison d'une par réservoir, ont été installées dans un panier métallique suspendu, en prévision d'un éventuel débordement de ceux-ci (Figure 7).

Ce débordement aurait pu être causé par la pluie ou une tuyauterie défectueuse à l'intérieur de l'enclos.

Enfin, le remplissage et la vidange des fosses ont été effectués à l'aide d'un tracteur équipé d'un réservoir-pompe approprié (Figure 8).

1

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CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A L'EAU

Après une brève analyse de l'état des fosses, il importait de connaitre, dans un premier temps, le taux d'infiltration positive de celles-ci. Pour ce faire, elles ont été complètement vidées de leur contenu, puis nettoyées au gicleur. Les principaux endroits, où l'eau de la nappe s'infiltrait, furent localisés et le taux d'infiltration du réservoir fut mesuré avec la méthode expliqué un peu plus loin. Les fosses ont aussi été remplies d'eau claire pour mesurer le taux d'infiltration vers l'extérieur (infiltration négative) par cette même méthode. A cette période, le niveau de l'eau du réservoir était supérieur à celui de la nappe phréatique.

CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE AU FUMIER

L'un des objectifs premier était de vérifier le taux d'infiltration des fosses à purin contenant un lisier à 1%, 3%, 5% et 7% de solide.

Les réservoirs ont donc été remplis de fumier solide à 1%, et les fluctuations de niveau de liquide ont été enregistrées sur une période de 20 jours.

La méme démarche a été suivie pour du fumier sol ide à 3 % ,

s'était déjà colmaté ( K < 10-9

mis)

avec le fumier solide à

1%.

Etant donné que l'écoulement s'est avéré minime lors de l'essai avec du fumier solide à 3%, aucun test supplémentaire n'a été effectué avec des concentrations de solide plus élevées.

METHODES DE CALCULS UTILISEES

Une hauteur de référence obtenue avec un niveau d'ingénieur (théodolite) a été utilisée comme lien pour connaître la relation linéaire entre le niveau de liquide des réservoirs et chacun de leurs quatre puits respectifs.

Il ~' a deux façons de calculer la conductivité hydraulique.

La

première consiste en une technique numérique et la deuxième est une technique analytique. Les deux méthodes utilisent la loi de Darcy (Luthin, 1966) qui établit une relation entre le débit de l'eau dans un milieu poreux, la perméabilité (ou le taux d'infiltration) hydraulique de ce milieu et le gradient hydraulique. Il est à noter que cette

équation est aussi valable pour mesurer le taux

d'infiltration positive que celui de l'infiltration négative. Dans les deux cas (numérique et analytique), connaissant le

de calculer le taux d' inf il tration du mil ieu . voici donc l'équation de Darcy:

K = Q L / At H • •• (8)

La première méthode assume que, pour un court intervalle de temps, les mouvements du liquide à l'intérieur et à

l'extérieur du réservoir sont linéaires et la pression hydraulique entre l'extérieur et l'intérieur du réservoir est constante. Cet pression est calculée selon la moyenne arithmétique entre la pression du début et la pression de la fin de l'intervalle de temps.

Comme les intervalles de temps étaient relativement courts (une à quatre heures), i l est donc raisonnable de supposer que l'écoulement des réservoirs est linéaire et que la pression hydraulique est constante. Tenant compte de cette méthode et du contexte de la fosse en béton, l'équation 8

devient:

Q =

=

déb~t ( Hl - HO ) de liquide

x

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(9)

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=

~(Af x Ep) + (P x Hm x Ew)} / (Af + (P x Hm)} ... (10)

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At =

CP

x Hm} + Af (11)

- surface intérieure totale mouillée du réservoir.

Cm}

-.' H = HlJl - hm ( 12 )

= d1fférence entre la hauteur moyenne de la nappe phréatique et la hauteur moyenne du liquide dans le réservoir = pression hydraulique ce qui donne, L K

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• •• ( 13) où

K = infiltration hydraulique (m/sec)

Hl

=

hauteur du liquide dans le réservoir au temps t ₁ (m)

HO

=

hauteur du liquide dans le réservoir au temps ta (m) Af

=

surface du fond du réservoir (m2 )

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26,55 m2

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l'épaisseur moyenne des murs et planchers. (m) = «Af x Ep) +

CP

x Hm x Ew» / (Af + (P x H~»

hm

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hauteur moyenne de la nappe d'eau souterra1ne. (m)

=

(h+ + hO) / 2

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=

1ntervalle de temps auquel la conductivité hydraulique est mesurée. (sec.)

et

P

=

épaisseur du plancher (m)

=

0,300 m = 300 mm

=

épaisseur des murs Cm)

=

0,250 m

=

250 mm

=

périmètre intérieur du réservoir (m)

=

2 (5,9

+

4,5

m)

=

20,8

m

=

hauteur moyenne du liquide dans le réservoir. (m)

= (

Hl

+

HO ) / 2

=

hauteur de la nappe d'eau souterraine au temps t ₁

=

hauteur de la nappe d'eau souterraine au temps ta

(m)

(Ill )

La deuxième méthode, inspirée encore de la loi de Darcy, utilise un rapport logarithmique pour corriger les mouvements

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exponentielle et la pression hydraulique décroissante. Cette fois, l'équation de base considère le débit comme étant une variation du volume de liquide à l'intérieur du réservoir par unité de temps. On aura donc,

6V Q =

=-

K At H/L • •• (14) 6t ce qui donnera,

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Af L k' = _.1 ln

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x

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(15) At t1

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to

Comme on peut le voir par les deux équations (équations 13 et 15) , la différence de hauteur entre le niveau du réservoir et le niveau moyen de la nappe d'eau souterraine est la seule pression forçant le liquide à entrer ou sortir, selon le cas, du réservoir.

MOUVEMENT DES CONTAMINANTS DANS LE SOL

Dans le but d'étudier le mouvement des contaminants dans le sol, des puits d'échantillon d'eau devaient être installés à

quelques centimètres des réservoirs étudiés. Cependant, ces pui ts n'ont pu être creusés étant donné que la présence de béton, d'asphalte et d'une couche rocheuse sous la surface du sol obstruaient considérablement l'accès au sous-sol. I . fut

donc impossible d'étudier la relation entre l'écoulement des fosses et la qualité de l'eau souterraine.

Par contre, il a été possible de creuser près d'une fosse souterraine similaire. Donc, en prenant des échantillons de sol deux années consécutives au même endroit, il était possible d'évaluer les mouvements des contaminants dans le sol. Ces échantillons ont été recueillis et analysés la première année dans le but de connaître son contenu chimique. Cependant, faute de personel et de matériel disponible, il fut impossible de creuser la deuxième année.

Afin de mesurer le contenu de matière sèche dans tout le réservoir tout en tenant compte de la sédimentation du solide dans le lisier, quatre échantillons de 500 ml chacune fut prise à différente profondeur. Ces échantillons ont été recueillis à 30 cm, 122 cm, 213 cm du niveau du liquide tandis que le quatrième échantillon a été pris à 20 cm du fond de la fosse. Le niveau de matière sèche des échantillons fut déterminé par la méthode de Parkasam et

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sécher à 85 • C pendant 23 heures, puis à 105 0 C pour la

dernière heure, de façon à ce que leur poids devienne constant. A partir de ces résultats, il était possible de faire une courbe de la concentration de matière sèche en fonction de la profondeur et en intrapolant et extrapolant cette courbe, évaluer le contenu en matière solide du réservoir en évaluant la surface sous cette courbe.

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<-Figure 2: Vue en coupe des réservoirs 55 et 56.

Figure 3: Moniteur à tambour rotatif ouvert.

Figure 4: Moniteur à tambour rotatif fermé.

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Figure 5: Bocal de pldstique

à

une extrémité de la perche.

Figure 6: Contrôle d'ouverture et de fermeture

à

l'autre

extrémité de la perche

Figure 7: Pompe submersible dans un panier métâ1ique.

Figure 8: Pompe pour le remplissage et la vidange des

réservoirs de béton expérimentaux.

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RESULTATS ET DISCUSSIONS

LA CONDUCTIVITE A L'EAU DES FOSSES EXPERIMENTALES

La première étape du projet visait à mesurer l'étanchéité à

l'eau des deux fosses expérimentales. L'eau est utilisée ici comme un barème ou point de référence pour un liquide sans matière solide.

Les réservoirs 55 et 56 furent d'abord vidés et lavés dans le but d'en mesurer leur taux d'infiltration positive (le niveau de la nappe souterraine est plus élevé que le ni veau du liquide dans le réservoir) à l'eau. Déjà, dans le réservoir 55, il était possible de voir l'eau s' infil trer par les joints du plancher et des murs. Les figures 9 et 10 illustrent l'entrée de l'eau et le déplacement de bulles d'air à partir des joints des planchers. Ce ne fut pas le cas pour le réservoir 56. On pouvait déjà supposer que le réservoir 55 aurait un taux d'infiltration plus élevé que son frère jumeau 56.

Lea valeurs de la conductivité hydraulique à l'eau mesurées pour chacune des fosses avec l'équation 13 sont résumées aux tableaux 4 et 5. Après avoir étudié les résultats des taux d'infiltration positive et négative avec de l'eau, les valeurs ont démontré que le taux d'infiltration sous l'effet de la pression positive des réservoirs est plus élevée que

sous l'effet de la pression négative. Le réservoir 55 a eu un taux d'infiltration hydraulique de 2,635 x 10-7 mis

avec une moyenne de 5,214 x 10-7 mis sous l'effet d'une

pression positive et un maximum de 1,993 x 10-7 mis avec une

moyenne de 0,787 x 10-7 mis sous l'effet d'une pression négative. Le réservoir 56 a démontré des résultats similaires avec une seule lecture sous l'effet de la pression positive donnant 2,238 x 10-7

mis

et un maximum de 0,274 x

10-7

mis

avec une moyenne de 0,043 x 10-7 sous l'effet de la

pression négative. De tels résultats démontrent bien la tendance des joints entre le plancher et les murs à se colmater de l'intérieur étant donné la présence de sol ide restant dans le fond du réservoir. Il fut réellement impossible de nettoyer parfaitement les réservoirs pour effectuer les essais de conductivité à l'eau. Aussi, pendant les périodes de d'empêcher les prises de données, matières organiques il fut d'entrer impossible dans les réservoirs en étant, soit entrainées par le vent, ou encore, amenées par le ruissellement des cours d'exercices. D'ailleurs, une fois vidés, on remarqua~t, dans le fond des réservoirs, une épaisseur de matière solide qui se collait à

l'entrée des fissures et des joints qui gênaient la sortie des eaux.

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qualité de l'eau de la nappe souterraine. Cependant, elle contribuera grandement à la perte de volume à l'intérieur des réservoirs puisque l'eau de la nappe souterra.i ne occupera l'espace destiné au fumier.

LA CONDUTIVITE AU LISIER DES FOSSES EXPERIMENTALES

Ensuite, dans l'expérimentation, on devait augmenter la proportion du solide par rapport au liquide de 0 à 1%. Pour ce faire, les fosses furent vidées de leur eau, puis remplies de lisier ayant une concentration de 1% de matière solide. La conductivité hydraulique des réservoirs sous l'effet de la pression négative a été mesurée de nouveau. Les résultats, en fonction du temps, sont présentés au tableau 6. Selon ce tableau, lorsque le fumier est dil ué ëi 1 % de sol ide, les

réservoirs 5S et 56 donnel1t une moyenne de conductivité hydraulique de 0,019 x 10-7

mIs

et 0,006 x 10-7

mis,

respectivement. Comme prévu, le3 pertes liquides du réservoir 55 furent plus élevées que celles du réservoir 56.

Il faut rappeler que le réservoir 55 avait déjà démontré une faiblesse dans les joints lors du lavage, au début des opérations.

suite à ces résultats, seule la fosse 55 fut vidée à nouveau pour être remplie avec du lisier ayant une concentration de solide de 3%. Le réservoir 56 fut mis de côté puisqu'il avait déjà atteint sa limite de précision qui est de 0,006 x

10-7

mIs.

Pour le réservoir 55, le taux dlinfiltration fut de nouveau mesuré et les résultats furent alors concluants:

0,00

mIs

(sous la limite des valeurs mesurables) calculé sur une période de 420 minutes et 0,013 x 10-7 mis calculé sur

une période de 13 190 minutes. Ce qui donne une moyenne de

0,013 x 10-7 mis calculée sur une période de 13 610 minutes (plus de 9,45 jours).

Considérant que la plupart des autorités en matière dl environnement Si entendent pour dire que 11 infiltration

maximum admissible pour les réservoirs de ce type est de 10-9

mIs, i l est donc justifié de dire que les réservoirs étudiés respectent bien les normes malgré 11 existence de joints

endommagés et de fissures.

Cependant, un point important à noter est la présence d'une densité plus élevée des particules de matière organique au fond du réservoir. Par conséquent, une fissure à cet endroit est moins dommageable pour la nappe !lleau qu'ailleurs, puisque cette présence de matière organique facilitera le colmatage.

LA DISTRIBUTION DE LA MATIERE ORGANIQUE DANS LES RESERVOIRS Lors du projet, la sédimentation de la matière organique du

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l'importance, des échantillons furent prélevés à différentes profondeurs dans les réservoirs. Les profondeurs de prélèvement était de 30 cm, 122 cm et 213 cm de la surface des liquides et le dernier à 20 cm du fond du réservoir. L'instrument d' échal'1tillonnage était composé d'une longue perche possédant d'un bout, une bouteille de plastique de 500

ml et de l'autre, un mécanisme pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la bouteille. La tige était submergée à la profondeur voulue dans le liquide, et la bouteille était alors ouverte par le mécanisme. Le tableau 7 lI'1<'i"ltre les pourcentages de solide de fumier mesurés à différentes profondeurs dans les réservoirs 55 et 56.

Lors des essais du 30 juillet avec le lisier de 1%, les concentrations obtenues de matière solide atteignaient des valeurs s'approchant de la concentrat.ion recherchée, et ce, même s'il Y a eu sédimentation. Malgré le fait que ces échantillonnages ont été pris quelques minutes seulement après un brassage intensif, on voit déj à une nette tendance du solide à se déposer au fond des réservoirs. La grande différence de concentration de solide entre les trois premiers échantillons du haut du réservoir et celui du bas confirme cette affirmation (table 8).

On remarque aussi que, plus la concentration du fumier solide est élevée, plus le phénomène de sédimentation est important.

r".

Comme on peut le voir au tableau 7, le 19 ao\lt, pour une concentration désirée de 3%, on obtenait à 20 cm du fond une concentration de solide 17 fois plus élevée que l'échantillon pris à 30 cm au-dessous du niveau du liquide. En comparaison, le 30 juin, pour une concentration désirée de

1%, le multiplicateur n'était que de 2.

Il devient alors difficile d'obtenir des mesures précises ou bien d'estimer une concentration moyenne pour tout un réservoir. Même une simple moyenne arithmétique ne s'applique pas puisque la variation de la concentration en fonction de la profondeur semble avoir une courbe logarithmique. De plus, pour chacune des valeurs lues, on doit toujours tenir compte de la profondeur de l'échantillon et de son étendue. De façon générale, i l a été observé que la concentration réelle de solide était moindre que celle visée pour le haut du réservoir et supérieure pour le fond du réservoir.

En conséquent, on peut facilement supposer que les j oints et les fissures se situant sur le plancher 1 et même dans les

premiers centimètres à partir du fond, auront une grande facilité à se colmater dans la mesure ou ces fissures sont assez petites pour être colmatable. A l'opposé, les fissures localisées plus haut dans le réservoir seront vulnérables au coulage. Par exemple, une fissure située dans le fond du