PFE & RAPPORT Impact de la genèse anthropique des sols de canneberge sur la capacité de drainage PDF
Résumé
Abstract
Table des matières
Liste des figures
Liste des Tableaux
Remerciements
Avant-propos
Chapitre 1: Introduction générale
1.1 Introduction
1.2 Références
Chapitre 2: Assessment of the drainage capacity of cranberry fields: problem identification using soil clustering and development of a new drainage criterion
2.1 Résumé
2.2 Abstract
2.3 Introduction
2.4 Material and Methods
2.4.1 Soil sampling and site description
2.4.2 Particle size distribution
2.4.3 Soil chemical analysis
2.4.4 Soil physical analyses and hydraulic properties characterization
2.4.5 Simulation of drainage scenarios
2.4.6 Drainage and soil water availability criteria
2.4.7 Statistical and cluster analyses
2.4.7.1 Soil profile classification and cluster analysis
2.4.7.2 Linear model of the drainage criterion
2.5 Results and Discussion
2.6 Conclusion
2.7 Acknowledgments
2.8 References
Chapitre 3: Use of X-ray CT scan to characterise the evolution of the hydraulic properties of a soil under drainage conditions
3.1 Résumé
3.2 Abstract
3.3 Introduction
3.4 Material and methods
3.4.1 Soil column preparation
3.4.2 CT scanning
3.4.3 Voxel porosity
2.4.4 Spatial and temporal variability of the saturated hydraulic conductivity
3.4.5 Equivalent soil hydraulic conductivity
3.4.6 Soil deformation and consolidation
3.5 Results and discussion
3.5.1 Total soil porosity
3.5.2 Saturated hydraulic conductivity of the soil column.
3.5.3 Soil volumetric deformation
3.6 Conclusions
3.7 Acknowledgments
3.8 References
Chapitre 4: Predicting soil hydraulic properties from X-ray CT scan analysis and particle size distributions
4.1 Résumé
4.2 Abstract
4.3 Introduction
4.4 Materials and Methods
4.4.1 CT scanning
4.4.2 Soil preparation and laboratory characterization of hydraulic properties
4.4.3 Voxel porosity
4.4.4 Particle size distribution
4.4.5 Particle void nearest-surface complementary cumulative density function
4.4.6 Hydraulic properties
4.5 Results and Discussion
4.5.1 Equivalent soil hydraulic properties
4.5.2 Spatial variability of hydraulic properties
4.6 Conclusions
4.7 Acknowledgments and Data
4.8 References
Chapitre 5: Characterization of spatiotemporal variability of hydraulic properties and matric potential of soil under drainage and recharge cycles by X-ray tomography and wavelet transforms
5.1 Résumé
5.2 Abstract
5.3 Introduction
5.5 Materials and methods
5.5.1 Soil column preparation
5.5.2 Matric potential time series and wavelet transforms
5.5.3 CT scanning
5.5.4 Voxel porosity
5.5.5 Unsaturated hydraulic conductivity of the soil
5.6 Results and discussion
5.6.1 Wavelet analyses
5.6.2 Evolution of soil hydraulic properties
5.7 Conclusions
5.8 Acknowledgments
5.9 References
5.10 Appendix
5.10.1 Particle distribution
5.10.2 Hydraulic properties
Chapitre 6: Predicting soil hydraulic properties of sandy soils using a neural network
6.1 Abstract
6.2 Abstract
6.3 Introduction
6.4 Materials and Methods
6.4.1 Database
6.4.2 Neural Network Method
6.4.3 Supervised learning
6.5 Results and Discussion
6.5.1 Variations and correlations in the hydraulic properties of sandy soils
6.5.2 Ability of MLP to predict soil hydraulic properties
6.6 Conclusions
6.7 Acknowledgements
6.8 References
6.9 Nomenclature
Chapitre 7: Multilocal sensitivity analysis of soil hydraulic properties: case study of a heterogeneous soil profile
7.1 Résumé
7.2 Abstract
7. 3 Introduction
7. 4 Materials and Methods
7.4.1 Soil water dynamics simulation
7.4.2 Soil hydrodynamic parameters
7.4.3 Boundary and initial conditions
7.4.4 Sensitivity analysis
7.4.4.1 Configurations of climatic, geometric, and soil hydrodynamic conditions
7.4.4.2 Simulation procedure of sensitivity analyses
7.4.4.3 Sensitivity calculations
7.4.4.3.1 Multilocal Gâteaux directional derivative
7.4.4.3.2 Global sensitivity
7.5 Results and Discussion
7.5.1 Sensitivity analysis
7.5.1.1 Multilocal Gâteaux directional derivative
7.5.1.2 Global sensitivity
7.6 Conclusions
7.8 Acknowledgments
7.9 References
Chapitre 8: Conclusion générale
Annexe: Liste de publications et communications effectuées au doctorat (86)
Peer-reviewed journal articles (10)
Peer-reviewed conference papers (proceedings) (4)
Peer-reviewed journal articles in preparation (5)
Thesis and monographs (1)
Scientific Report (5)
Scientific oral presentation (28)
Scientific poster presentation (22)
Technical oral presentation (11)
Rapport PFE, mémoire et thèse avec la catégorie anthropique des sols de canneberge |
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La construction d’un champ de canneberge nécessite la mise en place d’un système de drainage et une modification de la stratification naturelle du sol qui peuvent induire une anthropomorphisation rapide de ce dernier.
La consolidation induite par les cycles accélérés de drainage et de recharge de l’eau du sol; la filtration et le colmatage des pores du sol par des particules colloïdales, accélérées par ce mode de gestion de l’eau, vont modifier les propriétés hydrauliques du sol. Ceci peut affecter l’efficacité du drainage et par conséquent le rendement de la cannebergière.
Les objectifs de ce projet de doctorat étaient d’avancer les connaissances sur :
(i) les processus hydrodynamiques régissant les mécanismes de transport dans les champs de canneberge;
(ii) l’évolution génétique d’un sol de canneberge et ses effets sur la capacité de drainage; et
(iii) l’identification des paramètres/processus les plus sensibles à la genèse du sol accélérée par les pratiques de gestion de l’eau.
Au court de ce projet une caractérisation exhaustive de profils de sol a servi à classifier et proposer une nouvelle norme de drainage. Plusieurs expériences en laboratoire et aux champs ont été réalisées afin de déterminer le rôle de la migration de particules fines et de la consolidation du sol sur l’évolution des propriétés hydrauliques.
De plus, ce projet a permis de mettre au point une méthode de prédiction des propriétés hydrauliques basées sur l’utilisation d’un tomographe permettant de prédire l’évolution spatio-temporelle des propriétés hydrauliques à de très grandes résolutions. Conjointement aux travaux pratiques, les résultats de travaux de modélisation hydrologique et d’analyses de sensibilité ont permis de déterminer les conditions d’hétérogénéité de sol les plus critiques causant un drainage inadéquat.
Les résultats de cette étude ont révélé l’existence de problèmes de drainage liés à la genèse anthropique d’un horizon ayant des propriétés hydrauliques restrictives et permis de quantifier l’impact de la migration et de la consolidation sur l’altération des propriétés hydrauliques. L’ensemble des connaissances acquises par ce projet illustre qu’une genèse anthropique d’un sol de canneberge affecte la capacité de drainage et que celle-ci se produit dans les premières années d’implantation d’un champ.
L’acquisition de connaissances sur les mécanismes de genèse anthropique permet désormais de prévoir l’évolution des sols selon plusieurs conditions et de mieux anticiper et contrôler leurs futurs effets négatifs sur la production de canneberge par l’implantation de stratégies de conservation des sols .
