2 Milieu Physique 09

8/14/2019 2 Milieu Physique 09

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cours de pdologie - DM - 2009cours de pdologie - DM - 2009 11

Qualit des sols

Plan du cours

2 - Le sol : compartiment spcifique delenvironnement

3 - Le sol : milieu physique

1 Historique - Dfinition


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3

airN2 78%

O2 21%

CO2 0,03%H2O variable

Fraction minrale38% en volume95% en masse Fraction

organique12% en vol.

5% en masse

35 15%

N2 80%O2 10 20%

CO2 0,2 3,5%

H2O saturation

15 35%

sol

Doc. 9 - Les trois phases dun sol ; approche qualitative et quantitative ;comparaison phase gazeuse et air (daprs ROBERT, 1996).


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31 - Un milieu poreux

311 - les 3 phases

312 - tude de la phase solide

fraction organique

fraction minrale


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311 - les 3 phases


3121 - originegranulomtrique et de la fraction minrale


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cours de pdologie - DM - 2009 6

Blocs Pierres Cailloux GraviersSables

grossiers

Sables

fins

Limons

grossiers

Limons

fins

Les

lments

grossiers

La terre

fine

Argiles granulomtriques

20 cm. 2 mm.2 cm.5 cm. 2 m.20 m.50 m.200 m.

Doc. 10 - Composition granulomtrique de la phase minraledun sol.


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311 - les 3 phases


3121 - origine granulomtrique dela fraction minrale

3122 - composition

minralogique de la fraction minrale


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Blocs Pierres Cailloux GraviersSables

grossiers

Sables

fins

Limons

grossiers

Limons

fins

1 - Minraux Iaires finement diviss :

quartz, micas, feldspaths

calcite, gypse

autres cas

2 - Minraux IIaires :

argiles minralogiques

autres minraux(oxyhydroxydes, minraux

amorphes)

Minraux hrits de la roche mre pardivision :


calcite, gypse

autres cas


20 cm. 2 mm.2 cm.5 cm. 2 m.20 m.50 m.200 m.

Doc. 10 - Composition minralogique de la phase minrale dunsol.


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Blocs Pierres Cailloux Graviers

Sables

grossiers

Sables

fins

Limons

grossiers

Limons

fins

1 - Minraux Iaires finement diviss :


calcite, gypse

2 - Minraux IIaires :

argiles minralogiques

autres minraux(oxyhydroxydes, minrauxamorphes)

Minraux hrits de la roche mre pardivision :


calcite, gypse

autres cas

Les

lments

grossiers

La terre

fine


20 cm. 2 mm.2 cm.5 cm. 2 m.20 m.50 m.200 m.

Doc. 10 - Composition minralogique et granulomtrique de laphase minrale dun sol.


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Composition granulomtrique de la fraction

minrale :

Elments grossiers (inertes pour les racines)

Terre fine (active pour les racines)

Squelette granulomtrique (S + L), hrit dumatriau parental

Matrice argileuse


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Composition minralogique de la fractionminrale :

Complexe daltration Minraux hrits = minraux Iaires

Minraux secondaires

Argiles

Oxyhydroxydes lments dissous

en place = solution du sol et complexe adsorbant

perdus = lixivis)


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BILAN dALTERATIONBILAN dALTERATION

Bilan d'altration sol brun acide sur granite

% en lments minraux

0 20 40 60 80 100

R

C

S

A

pertes

Mx 2

FeMg

F

Q


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311 - les 3 phases


3121 - origine granulomtrie de lafraction minrale

3122 - composition minralogique

de la fraction minrale313 la texture


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LA TEXTURE

1 - dfinition Composition granulomtrique d un sol en

%

ou encore,

Composition centsimale en lments deterre fine

2 - proprit dfinie pour un soldonn


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Doc. 11 - Le triangle des textures : une classification des solsdaprs leur composition granulomtrique (GODAT 1998).


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LA TEXTURE

4 classes principales :

sableuse

limoneuse

argileuse

quilibre


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311 - les 3 phases


3121 - origine granulomtrie etminralogique de la fraction minrale

3122 - composition de la fractionminrale

313 la texture

314 la structure


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LA STRUCTURE :

1 - Dfinition

Mode d assemblage des lments solides

du sol.

2 - Notion dAGREGAT

= MOTTE= GRUMEAU


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lment du squelette

Ciments = collodes(argiles + matiresorganiques)

Vide = pore

Collodes disperss

Collodes floculs

AGREGAT


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LA STRUCTURE :

3 - Origine de la structure :

tat des collodes (dispersion ou floculation)

Constructions biologiques

Ciments dorigine chimique (prcipitations) Origine physique (fragmentation)


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LA STRUCTURE :

5 principaux types : particulaire

massive

construite dorigine biologique =grumeleuse, grenue, agrge

physique = polydrique, prismatique,cubique

prcipites (ciments calcaires, organiques,ferrugineux)


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2222

Schmatisation desprincipaux types destructure rencontredans les sols.

(a) : structureparticulaire ;

(b) : structuregrumeleuse ;

(c) : structure massiveou continue ;

(d) : structure

prismatique ;(e) : structurepolydrique (GODAT1998).


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LA STRUCTURE :

4 Stabilit structurale :

Structure = proprit non dfinie

Facteurs positifs : activit biologique, prsencede cations

Facteurs de destruction de la structure :

intempries compaction


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311 - les 3 phases


3121 - origine granulomtrie et

minralogique de la fraction minrale3122 - composition de la fractionminrale

313 la texture

314 la structure

315 la porosit


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LA POROSITE :

Volume des vides

Volume total

%

La porosit des sols varie de 30 60 %


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LA POROSITE :

2 types de porosit :

microporosit = porosit texturale

macroporosit = porosit structurale


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27

Les systmes

de porositla porositstructurale oumacroporosit

la porosit texturaleou microporosit

lments du squelettelimono-sableux

phase argileuse poreuse

Doc. 12 - Schmatisation des systmes de porosit dans un sol ; mise envidence des deux types de pores. (redessin daprs MONNIER, E.U. 1989)

chelle centimtrique

chelle millimtrique


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ORIGINE DE LA POROSITE :

TEXTURE et STRUCTURE

granulomtrie de la terre fine assemblage des agrgats

composition des ciments (argiles

et MO) facteurs de structuration


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CONSEQUENCES DE LA POROSITE :

DENSITE

CIRCULATION DES FLUIDES


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32 - Proprits physiques

1 - La densit

2 la permabilit

3 la circulation des fluides


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321 - La densit

dfinition


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2 densitsdensit relle = densit du matriau :

2,6 2,7

densit apparente = densit d unvolume de sol 1 instant donn :

1 2


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La mesure de ladensitsert

quantifierlaporosit :

porosit=

= 1 -

Volume des vides

Volume total

%

Densit apparente

Densit relle

%


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2 techniques de mesure de la porosit :

Technique du cylindre = prlvement volume constant

Technique au sable


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322 - La permabilit :

vitesse d infiltration de l eau dans un solen cm par heure

ordre de grandeur :

sable 5 10 cm / h

limons structure grumeleuse : 50 cm / h limons structure massive : 0,5 cm / h


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Consquences de la permabilit :

Vitesse de circulation

Type de transfert

lixiviationlessivagechluviation


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323 - Circulation et rtention d eau


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racin

e

agr

gat

H2O

g

sa

a = force dabsorptionracinaire

s = force de succion desparticules du sol

g = force de gravitation

Les Forces enprsence

Doc. 13 - Leau du solest constammentsoumise 3 forces, dontla rsultante dtermineltat de leau. (daprsSOLTNER, 1996).


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agrgat

H2O

Ltat deleau dans le

sol dpendde ltat dumnisque:

paisseur

tat des forces de

succion

gravit

dabsorptionmnisque


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g

s

agrgat

H2OLeau de

gravit : surface du mnisqueloigne de lagrgat

eau occupe les poresde grande dimension

g > s : eau entrane

par la pesanteur


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g

s

agrgat

H2OLeau retenue

ou eaucapillaire :

surface du mnisquerapproche delagrgat

eau occupe lespores de dimensionmoyenne

s = et > g : leau estretenue par les forcescapillaires la surfacedes particules


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g

s

aracin

e

Leauabsorbable :

ds que leau est

retenue la surface desparticules, elle estdisponible pour lesplantes

a > s : eau capillaire

absorbable


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g

s

Leau lie :

paisseur dumnisque trs fine

eau occupe lespores de petitedimension

s > a : eau estfortement retenue parles forces capillaires

et nest plusdisponible pour lesplantes.

a

At FEtats de leau et potentiel


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44

eau capillaire

absorbable

Rserve

Utile

pores Atm pF

C = Humidit lacapacit au champ

eau

rete

nue

F = Humidit au point

de fltrissement0,2

10

2,5

16

1/3

4,2

eau degravit

eau lie

pcapillaire

Doc. 14 - Les 3 tats fondamentaux de leau dans le sol sont dfinis par le potentiel

capillaire ou force de succion de leau par le sol (exprim en atmosphre ou par lelog. de cette force). 1 atm = 1000 cm deau


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Doc. 15 - Relations entre tat de leau, teneur en eau ettexture.


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3 tats de leau dans le sol

leau libre = eau de gravit,

soumise g > f. succion

leau capillaire = eau retenue,

soumise f. succion > g

leau lie = eau non disponible pour la plante,

soumise f. succion > f. absorption

Ides fortes


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valeurs caractristiques : C ou Capacit au champ = Humiditquivalente (teneur en eau du sol aprs

coulement de leau de gravit) F ou Humidit au Point defltrissement (caractrise la teneur en

eau du sol au moment o la plante fane) Eau utile = C - F

Ides fortes


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Rserve Utile

R.U. = (C-F) / 100 . h . da

exprime en hauteur deau en mm

Ides fortes


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Humidit la

capacit au

champ = C%

1 S 82 SL 12

Texture

Doc 16 - Valeurs des RU en fonction destextures

Documents

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