L'utilisation du tensiomètre de grande capacité dans le cadre d'un système intégré de surveillance du continuum sol-plante pour les applications géotechniques

2019 
La stabilite des pentes, des berges et des structures de terre est determinee par la force de cisaillement que le sol peut mobiliser. La portion superieure du profil du sol (zone vadose) ainsi que les structures de terre sont generalement partiellement saturees et la force de cisaillement est affectee par la pression de l'eau interstitielle (negative) et le degre de saturation. Quand la quantite d’eau dans le sol est reduite, la pression d’eau interstitielle est epuisee, ce qui augmente la force de cisaillement. L’extraction d’eau du sol peut ainsi etre vue comme une technique permettant de renforcer le sol et d’en ameliorer sa stabilite.Une approche naturelle pour extraire l’eau du sol, consiste a exploiter la demande evaporative de l’atmosphere. Le probleme de la transpiration des plantes est complexe, car il depend d’un couplage entre le sol, les plantes et l'atmosphere. Cependant, il presente une opportunite de controler activement le procede d’extraction d’eau par la selection adequate d’especes couvrant la surface du sol. Il en resulte que la vegetation peut potentiellement etre ‘concue’ pour stabiliser les structures geotechniques.Ce travail propose un cadre experimental pour l'etude de l'efficacite de la vegetation a extraire l’eau du sol par transpiration, dont la methodologie generale se base sur la comparaison entre la transpiration (depuis un sol vegetal) et l’evaporation (depuis un sol nu), tant en laboratoire que dans le milieu naturel. L’etude experimentale du processus de transpiration requiert ainsi le suivi continu des flux d’eau sol-plante-atmosphere. Une nouvelle methode a ete developpee pour suivre la pression d’eau du xyleme : Le tensiometre a haute-capacite (HCT) a ete appliquee sur le xyleme vegetal pour mesurer la pression d’eau du xyleme. Cette methode a ete validee en comparaison avec les methodes usuelles utilisees en science des plantes. La nouvelle procedure est une evolution majeure dans l’etude des flux parce que il permet l’utilisation d’un seul instrument pour suivre la totalite de la continuite sol-plante.Le processus de transpiration a tout d’abord ete etudie en laboratoire ou deux colonnes de sol ont ete developpees, une avec vegetation et l’autre laissee avec un sol nu pour comparaison de la transpiration et evaporation sous conditions atmospherique equivalentes. Les colonnes etaient instrumentees pour suivre la quantite d’eau et la pression negative d’eau interstitielle et le taux de transpiration.Le resultat direct de ces tests en laboratoire est que la vegetation n’a pas toujours un effet benefique. Dans le regime energie-limitee, la combinaison de la resistance aerodynamique et de la resistance du canopee peut avoir une influence en faveur du sol nu ou vegetal en fonction du type de vegetation. Ceci a ete demontre par les experiences en laboratoire. Dans le regime eau-limitee, l’effet de la vegetation est toujours benefique car le mode d’extraction d’eau est different. Ceci est apparent dans le temps que met le processus de transpiration a entrer en regime d’eau-limitee, qui est plus long dans un sol vegetal que dans un sol nu.Les effets hydrauliques de la vegetation ont finalement ete etudies en milieu naturel dans une plantation de peupliers a Montpellier, France. Le profil de contenu en eau a ete suivi pendant toute la saison seche et la periode de pluie suivante dans une zone peuplee de peuplier ainsi que dans le champ voisin laboure (virtuellement nu). Le cadre conceptuel developpe sur la base d’experiences en laboratoire a ete ainsi fondamental pour permettre l’interpretation des resultats obtenus en milieu naturel, et montrer dans quel regime la vegetation a un effet benefique dans ce cas precis.Pour conclure, cette dissertation a permis de demontrer les effets de la transpiration des plantes dans l’extraction d’eau du sol, grâce a quoi l'amelioration la stabilite des pentes et des structures terrestres peut desormais etre evaluee sur la base de mesures quantitatives.
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