Infiltromètre Beerkan simplifié
Mesure simplifiée de la capacité d'infiltration d'un sol - méthode Beerkan
Résumé
On enfonce légèrement un cylindre dans le sol. On y verse successivement un volume constant d'eau et on mesure le temps que l'eau met à s'infiltrer. Les valeurs relevées permettent d'évaluer approximativement la perméabilité du sol (valeur approchée du coefficient de perméabilité nommé K).
Questions posées
Quelle est la perméabilité de mon sol ?
Quelle est la quantité d'eau qui peut s'infiltrer en 1 heure ?
Mon sol est il trop compact, trop imperméable
Sources
Angulo-Jaramillo, R., Bagarello, V., Di Prima, S., Gosset, A., Iovino, M., Lassabatere, L., Beerkan Estimation of Soil Transfer (BEST) across soils and scales, Journal of Hydrology (2019), doi: https:// doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.06.007
Lassabatère L. et al. (2009) Numerical evaluation of a analytical infiltrations equations. Water resources researche vol 45 w12415
Xu X. et al. (2009) Estimation and analysis of soil hydraulic properties through infiltration experiments : comparaison of BEST and DL fitting methods Soil use and management 25, 354-361
Parrot Elsa (2010) Apport des méthodes d'infiltrométrie à la compréhension de l'hydrodynamique de la zone non saturée des sols – mémoire Master 2
Simone Di Prima (2013) Automatic analysis of multiple Beerkan infiltration experiments for soil Hydraulic Characterization
Kanzari et al. (2016) Estimation des paramètres hydrodynamiques des sols par la méthode Beerkan Journal of sciences, Agriculture and Biotechnology
Siltecho S. et al. (2015) Use of field and laboratory methods for estimating unsaturated hydraulic properties under different land uses Hydrol. Earth Syst. Sci., 19,1193-1207, 2015
Principes
Mesure de la durée nécessaire à l’infiltration de l’eau. L'eau est introduite progressivement avec des volumes constants et faibles dans un anneau. La durée d’infiltration de chaque volume versé est chronométrée. L’introduction progressive de l’eau permet de ne pas trop influencer la mesure avec une charge d’eau trop importante et variable. Cette méthode bon marché et fiable est facile à mettre en œuvre (Siltecho S. et al. (2015)).
Matériels
cylindre métallique de 151 mm de diamètre
verre doseur de 250 ml
gobelets (10 ou plus selon la durée de l'opération)
film plastique
non fournis dans le kit Sol Eau:
chronomètre
jerrycan d'eau
massette
cale en bois
cisaille
carnet de note et crayon
Réalisation de la mesure
Choisir une surface si possible plane et horizontale, couper l'herbe à la cisaille sur ¼ m2, enfoncer l'anneau d'environ 1 à 2 cm de profondeur à l'aide d'un maillet et d'une cale en bois. Vérifier l’horizontalité de l’anneau. Assurez vous de l'étanchéité au bord intérieur de l'anneau et si nécessaire compactez très légèrement le sol en bordure du métal à l'aide d'une baguette ou d'un doigt.
Préparer une série de contenants (gobelets) avec un volume d’eau défini en fonction du diamètre de l’anneau de façon à ce que la lame d’eau au moment du remplissage complet corresponde à environ 1,5 cm. Soit 250 ml pour un cylindre de 15 cm de diamètre.
Ne pas réaliser la mesure sur un sol saturé ou gelé, éviter les taupinières, les grosses racines, les cailloux affleurant. Sur des sols dénudés sensibles à l'érosion placer un film plastique pour protéger la surface du sol lors du versement de l'eau (le risque est de boucher les pores avec les argiles déplacées par l'eau).
L'infiltration se fait par apports successifs de volumes constants. Une dose est versée à chaque fois que la dernière zone d’eau libre (flaque) a disparue. La mesure consiste à chronométrer le temps entre les apports successifs. Lorsque le temps entre deux apports successifs devient statistiquement constant (peu de différences sur trois mesures, moins de 5 secondes) on arrête la manipulation.
Notez les valeurs du temps et des volumes d'eau dans un tableau
Traitement des données
1- Dessiner la courbe de l'infiltration
A partir des valeurs de temps et de volume d'eau cumulé enregistrées, dessinez le graphe sur la feuille de papier millimétrée.
Placez les valeurs sur le graphe, le temps sur l'axe des abscisses (x), les volumes sur l'axe des ordonnées (y).
Il faut généralement éliminer les premières valeurs et ne garder que celles quasiment alignées sur une droite. En effet au début l'infiltration peut être très forte surtout sur des sols secs. Sur la fin de l'expérience la pente de la courbe peut diminuer, ce qui indique que le sol commence à être saturé et que sa perméabilité diminue.
Calculer la durée et les volumes infiltrés de cette portion de courbe (soustraire t2 à t1 et v2 à v1).
2- Calculer la perméabilité
Pour calculer facilement la valeur de la perméabilité utilisez le tableur téléchargeable ci dessous. Reportez les valeurs de temps et de volume dans les cellules saumon du tableur (utilisez Excel ou LibreOffice pour lire le fichier). La perméabilité (K) se calcule automatiquement en m/s et en mm/h.
Interprétation des résultats
On considère que la perméabilité est :
très élevée pour 10^-1 > K> 10^-3 (graviers moyens à gros)
assez élevée pour 10^-3 > K > 10^-5 (petits graviers, sables)
faible pour 10^-5 > K > 10^-7 (sables très fins, sables limoneux)
très faible pour 10^-7 > K > 10^-9 (limons compacts, argiles silteuses)
pratiquement imperméable pour 10^-9 >K >10^-11 (argiles franches)
Conditions de validité
Deux ou trois mesures par station sont nécessaires. Les mesures ayant un comportement aberrant devront être écartées et remplacées. La présence par exemple d'une galerie de taupe ou de musaraigne peut influencer très largement l'infiltration, ce comportement s'observe très facilement lors du test (disparition très rapide de la colonne d'eau). Le test doit être recommencé sur une nouvelle station plus homogène.
Liens avec d’autres paramètres
Les résultats à examiner systématiquement avec les observations des sondages pédologiques.
Les résultats sont aussi à mettre en relation sur les suivis de l’activité biologique, la texture du sol, la porosité, l'historique de la parcelle ...
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