Courbe d’humidité du sol h(θ)

Courbe d’humidité du sol h(θ)

La conductivité thermique, notée 𝐾𝑇 , mesure la résistance des matériaux vis-à-vis de la propagation de la chaleur dans le sol ; quelquefois, il est aussi désigné par « coefficient de Fourier ». En physique du sol, ce paramètre varie selon la composition, la structure et le taux d’humidité 𝜃 du sol. Le tracé des courbes 𝐾𝑇 (𝜃) pour des sols de différentes compositions, met en évidence la loi de cette variationLa capacité calorifique, notée 𝐶𝑣, d’un corps est une grandeur physique qui permet d’estimer sa capacité d’absorber ou de restituer de l’énergie par la variation de sa température. En d’autresPour le sol qui est un milieu multiphasique, la capacité calorifique peut être calculée à partir d’une combinaison linéaire des capacités calorifiques respectives de ses phases constituantes (modèle de De Vries),La chaleur latente de vaporisation de l’eau, notée 𝐿𝑣, est une grandeur qui détermine la chaleur à fournir pour faire passer une unité de masse d’eau de l’état liquide à l’état gazeux. Frelin (1998) a proposé une expression de cette grandeur, qui est valable pour des valeurs de température comprises entre 0°C et 180°CLa diffusivité thermique, notée 𝐷𝑇 , est une grandeur variante de la conductivité thermique 𝐾𝑇 . Elle est définie par le rapport entre la conductivité thermique et la capacité calorifique du sol.

Diffusivité de la vapeur d’eau

La diffusivité de vapeur d’eau, notée 𝐷𝑣, est une grandeur qui caractérise la phase gazeuse du sol. H. Daghari et L. De Backer en proposent l’expression suivanteEn Sciences du sol, l’infiltration d’eau désigne le phénomène physique d’écoulement de l’eau à travers les zones lacunaires du milieu poreux qui représente la matrice solide du sol. La description du processus de base, relève des lois fondamentales qui gèrent la dynamique du mouvement des fluides. Cependant, la particularité de l’écoulement en milieu poreux nécessite la considération de lois relatives aux forces internes d’interaction, liées à la présence de différentes phases (solideliquide- gazeuse), ainsi que de l’irrégularité géométrique du parcours d’écoulement dans le sol.Le sol est un milieu complexe où les propriétés dynamiques du processus d’infiltration dépendent de la structure poreuse ainsi que de l’état hydrique du milieu. D’ailleurs, on a pu noter une différence remarquable entre les modes d’écoulement en milieu saturé et non saturé. En 1856, Darcy a émis une hypothèse sur l’existence d’une interdépendance entre le débit d’écoulement et la perte de charge. Il a alors avancé que tout déplacement du fluide en milieu poreux est dû au potentiel hydraulique et, en a déduit une loi qui gère l’écoulement laminaire de l’eau en milieu poreux. Cette loi, appelée « loi de Darcy » a pour expressionLe signe négatif dans cette relation traduit la décroissance du potentiel hydraulique dans le sens de propagation du flux hydrique.

Ecoulement en milieu saturé

En milieu saturé, la vitesse d’écoulement est très lente car tous les pores sont remplis d’eau et le mouvement du fluide est pratiquement bloqué. Dans ce cas, la loi de Darcy s’écritEn milieu non saturé (ou partiellement saturé), la loi de Darcy est toujours applicable. Cependant, la conductivité hydraulique n’est plus constante, mais varie en fonction de la teneur en eau 𝜃, soit.Dans ce cas, la relation entre 𝑞 et ⃗𝑔⃗⃗⃗𝑟⃗⃗𝑎⃗⃗⃗𝑑⃗ 𝐻 est représentée par des segments de droite (Figure I.6) dont chaque pente mesure le potentiel de pression qui varie en fonction de la conductivité hydrauliqueLe profil hydrique traduit l’écoulement de l’eau en profondeur dans le sol et, il peut être établi en appliquant la loi de Darcy. Cette loi reste valable dans le cas d’une infiltration où l’effet de température est négligé, et l’allure du profil hydrique correspondant est donnée par la courbe portée dansSur cette figure, les valeurs de la teneur en eau 𝜃 réparties dans le volume de l’échantillon de sol varient entre une valeur initiale 𝜃𝑖 et une valeur limite 𝜃0 imposée par les conditions expérimentales. Par ailleurs, on peut remarquer que le front d’humidification s’étale en profondeur de plus en plus vite à mesure que l’on descend. Cette observation met en évidence la prépondérance de la contribution du gradient de pression au début de l’infiltration et celle du gradient de gravité à mesure que l’infiltration évolue en profondeur.