Evaluation of pedotransfer functions of a heterogeneous soil, the receptor milieu for treated wastewater, a dedicated pilot site

Cette thèse a été effectuée dans le cadre du projet ANCRES. Son rôle est d'assurer la compréhension physique du milieu récepteur, le sol, alors qu'une autre équipe étudie l'impact physico-chimique des eaux usées traitées sur le sol. Pour cela, il faut connaître ses propriétés texturales et structurales contrôlant ses fonctions d'épuration et d'évacuation. La problématique est donc de comprendre le processus de l'infiltration imposée par un dispositif d'ANC dans un sol caillouteux. D'abord, suite au positionnement du site pilote d'ANC au pied d'un versant au cœur du plateau portlandien dans le département de l'Yonne en France, on a identifié là un type de sol hétérogène et complexe, caillouteux, une colluvion qui n'était pas cartographiée sur la carte géologique BRGM de cette région et sur laquelle on focalise la thèse. Ensuite, dans le sol complexe du site pilote, on a d'abord mesuré la conductivité hydraulique du sol par l'appareil Guelph sur 15 m² de la fouille de l'ANC à une profondeur de 120 cm : au total, on a fait 15 essais d'infiltration. De plus, on a récupéré 15 échantillons du sol accompagnant ses essais de Guelph pour la caractérisation physique au laboratoire. On a mesuré la texture, l'humidité résiduelle (HR), la teneur en cailloux (Rw) et la matière organique (MO) des échantillons au laboratoire. Ensuite, pour l'étude du processus d'infiltration, on a instrumenté ce site par un dispositif de surveillance hydrique (tensiométrie, teneur en eau, piézométrie) et de prélèvement d'eau interstitielle du sol. De plus, la masse volumique (densité) apparente d'un sol hétérogène a été déterminée. Parmi les paramètres mesurés, certains sont choisis comme indicateurs pour caractériser un sol comme milieu récepteur potentiel des eaux usées traitées en ANC. Puis, en utilisant la MO et la texture des échantillons, on a estimé la masse volumique apparente de la matrice du sol du site piloteau moyen de fonctions de pédotransfert appelées BD-FPTs et on a testé la relation entre la conductivité hydraulique à saturation Ks et la texture de ce sol complexe. Pour cela, une méthodologie en quatre phases a été développée pour évaluer la capacité prédictive des fonctions Ks-FPTs. Cette méthodologie de sélection n'a pas été trouvée dans la littérature mais est élaborée pour les besoins de la thèse. On a déduit les meilleures Ks-FPTs pour ce type de sol. Enfin, avec les données d'humidité volumique et du potentiel matriciel du sol, acquises par une centrale d'acquisition des données, le régime hydrodynamique du sol sous le massif filtrant de l'ANC a été étudié et on a mis en évidence l'écoulement préférentiel dans un sol caillouteux. Les résultats ont montré que dans la colluvion, bien que la matrice du sol soit fine, la conductivité hydraulique mesurée est plus élevée qu'attendu. Cela démontre que la fraction des cailloux dans le sol joue un rôle essentiel en accélérant l'évacuation des eaux usées traitées et aussi l'eau pluviale vers les couches sous-jacentes, et finalement vers la nappe. Cette propriété serait un point fort pour la fonction de transfert du sol et on peut en déduire une méthode pour améliorer la capacité de transfert de l'eau des sols lourds dans les projets d'aménagement urbain ou périurbain : l'ajout de graviers et graves calcaires par mélange au sol en place. On conclut que cette expérimentation, unique en son genre, a été utile pour évaluer la fonction de rétention / transfert de l'eau dans le sol recevant les eaux usées traitées. On a identifié les paramètres prédicteurs pertinents et les relations empiriques qui permettent de faire l'économie de nombreux essais in situ d'eau

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