Capillary rise processes in shallow groundwater

Mécanismes de remontée capillaire en nappe superficielle - Analyse des hypothèses du modèle de flux limite

Nathalie Brahic (1)

1 UR HBAN - Hydrosystèmes et Bioprocédés

Water flow, which can be transmitted by the soil between a shallow water table and the soil surface, is of interest in the management of water resources and irrigated areas durability. In steady state regime, this flux is classically estimated by resolving Darcy's law; therefore one admits that capillary rise process is done in a liquid and isothermal process. The equation's solution shows an asymptote: for a given soil and water table depth, there is a maximal flux independent of soil surface conditions. We study the effect of vapour diffusion and soil-atmosphere coupling on capillary flux both from measures on soil column and calculations based on heat and mass transfer in soil and atmosphere. We show that Darcy's law is suitable for the estimation of this flux especially since the diurnal climatic variations are without consequences on the mean flux.

La connaissance du flux d'eau que le sol peut transmettre entre une nappe peu profonde et la surface est d'importance pour la gestion de la ressource en eau et la pérennité des périmètres irrigués. En régime permanent, on estime classiquement ce flux en résolvant la loi de Darcy ; on admet donc que le processus de remontée capillaire s'effectue sous la forme d'un écoulement liquide isotherme. La solution de l'équation présente une asymptote : pour un sol et une profondeur de nappe donnés, il existe un flux limite indépendant des conditions à la surface du sol. A partir de mesures sur une colonne de sol et de calculs basés sur un modèle de transferts d'eau et de chaleur dans le sol et l'atmosphère, nous étudions l'effet de la diffusion vapeur et du couplage entre le sol et l'atmosphère sur le flux dans la zone non saturée. Nous montrons que la loi de Darcy est bien adaptée à l'estimation de ce flux d'autant que les variations climatiques diurnes sont sans conséquence sur le flux moyen.

Mots clés: heat and mass transfer; evaporation

Mots clés: évaporation; nappe; transferts masse et chaleur; mulch

Domaines: Science des sols

Nathalie Brahic. Mécanismes de remontée capillaire en nappe superficielle - Analyse des hypothèses du modèle de flux limite. Science des sols. Institut national agronomique paris-grignon - INA P-G, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00717750⟩