NF X31-504-1995 Soil quality Method for measuring in situ the equivalent horizontal hydraulic conductivity and the drainage porosity Guyon method 《土壤质量 等效的水平液压传导率和排水孔隙的现场测量方法 GUYON.pdf

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1、v) c .- L U v) J O I- DZ O Z U a AFNI NF X 31-504 95 1012372 0581b79 375 W ISSN 0335-3931 NF X 31-504 Aot 1995 Indice de classement : X 31-504 ICs : 13.080 Qualit des sols Mthode de mesure de la conductivit hydraulique horizontale quivalente et de la porosit de drainage in situ Mthode de Guyon E : S

2、oil quality - Method for measuring in situ the equivalent horizontal hydraulic conductivity and the drainage porosity - Guyon method D : Bodenqualitte -Verfahren zur in situ Messung der quivalenten horizontalen hydraulischen Konduktivitt und der Drnungsporositt - G uyon-Verfa h ren Norme frangaise h

3、omologue par dcision du Directeur Gnral de lAFNOR le 5 juillet 1995 pour prendre effet le 5 aot 1995. Correspondance la date de publication du prsent document, il nexiste pas de travaux euro- pens ou internationaux traitant du mme sujet. Analyse Descripteurs Ce document fait partie dune srie de norm

4、es franaises sur la dtermination de la conductivit hydraulique. II dcrit une mthode de mesure de la conductivit hydraulique et de la porosit de drainage sur le terrain et en prsence dune nappe faible profondeur. Thsaurus International Technique : sol, qualit, essai en place, mesurage, proprit hydrau

5、lique, conductivit, porosit, calcul. Modifica fions Corrections dite et diffuse par lAssociation Franaise de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Dfense Cedex-Tl. : (1) 42 91 55 55 O AFNOR 1995 AFNOR 1995 ler tirage 95-08-F AFNL NF X 33-504 95 = LOL2372 O583680 097 Qualit des sols - Mth

6、odes physiques AFNOR X31D Membres de la commission de normalisation Prsident : M CHOSSAT Secrtariat : MME GUILLAUME -AFNOR M M M M M M M M M M M M MME M M M M M M M M M M BELLIER BIGOT BOURALY BROUWERS BRUNT CHOSSAT CIESIELSKI COURMONT GOMEZ GUENNELON HAUT HUE LEGROS LEJEUNE MARTIN MERELLE NORMAND P

7、OUSSON PROST SOMMIER STAIMESSE STERCKEMAN LAVILLE-TIMSIT ORSTOM LABO REGIONAL DE LEST PARISIEN ELF ATOCHEM CAL CIRAD ISRIC CEMAGREF INRA LABORATOIRE SICAGRO INRA LDA 56 ANTEA SA INRA ELF AQUITAINE EUROPE SOLS CEMAGREF SAS MINISTERE DE LENVIRONNEMENT- DGAD MINISTERE DE LENVIRONNEMENT- DGAD MINISTERE

8、DE LAGRICULTURE - DERF SNST INRA AFNL NF X 31-504 95 1012372 0581b1 T23 = -3- NF X 31-504 Sommaire Page 1 Domaine dapplication . 4 2 Rfrences normatives . 4 3 Dfinitions . 4 4 Symboles et abrviations 6 5 Principe 7 6 Appareillage 7 Mise en place du puits et des pizomtres 10 9 Mesures . 11 Expression

9、 des rsultats 12 11 Rapport dessai . 17 12 Bibliographie . 17 Annexe A (informative) Notations employes 18 hydrodynamiques . 20 Mesures de K et p par la mthode des pizomtres . 21 Annexe E (informative) Calcul de la conductivit hydraulique 23 Annexe F (informative) Dtermination de langle (en degrs) 2

10、5 7 8 Procdure pralable la mise en route de lessai . 9 10 Annexe B (informative) Modle de fiche pour le rsum dobservations pdologiques et Annexe C (informative) Modle de fiche denregistrement des donnes et des mesures de terrain - Annexe D (informative) Exemple de calcul de la porosit de drainage 22

11、 AFNL NF X 31-504 95 1012372 0583682 9bT NF X 31-504 -4- 1 Domaine dapplication Le prsent document dcrit la mthode et les techniques de mesurages des paramtres hydrodynamiques utiliss dans le cadre du drainage agricole. Cette mthode est appele mthode de GUYON ou encore (mthode du puits et des pizomt

12、res) ou (pompage dessai). Les deux paramtres hydrodynamiques, conductivit hydraulique horizontale sature et porosit de drai- nage, sont mesurs sur le terrain en prsence dune nappe faible profondeur. Lintrt de cette mthode vient de la participation dun grand volume de sol lcoulement, ce qui intgre le

13、s htrognits locales et permet destimer une conductivit hydraulique horizontale quivalente qui tient compte de lhtrognit verticale de la conductivit des diffrents horizons du sol o volue la nappe. 2 Rfrences normatives Ce document comporte par rfrence date ou non date des dispositions dautres publica

14、tions. Ces rfrences normatives sont cites aux endroits appropris dans le texte et les publications sont numres ci-aprs. Pour les rfrences dates, les amendements ou rvisions ultrieurs de lune quelconque de ces publications ne sappliquent ce document que sils y ont t incorpors par amendement ou rvisio

15、n. Pour les rfrences non dates, la dernire dition de la publication laquelle il est fait rfrence sapplique. NF X 31-509 Qualit des sols - Mthode de mise en place dun pizomtre dans le sol des fins agro- pdologiques. 3 Dfinitions Pour les besoins du prsent document, les dfinitions suivantes sappliquen

16、t : 3.1 aquifre Couche ou massif de sol, permable, poreux, contenant une zone sature, suffisament conducteur de leau souterraine pour permettre lcoulement dune nappe libre. 3.2 nappe libre Nappe surface libre comprise dans un aquifre comprenant une zone non sature surmontant la zone sature caractris

17、ant la nappe. 3.3 nappe perche Nappe libre, gnralement temporaire forme dans un aquifre, au-dessus dune zone non sature, gn- ralement un plancher impermable. 3.4 surface libre Lieu des points dune nappe o la pression de leau est gale la pression atmosphrique. -5- NF X 31-504 3.5 niveau pizomtrique N

18、iveau suprieur de la colonne liquide statique qui quilibre la pression hydrostatique en un point dun milieu poreux. 3.6 plancher impermable Niveau impermable ou relativement impermable dans le profil dun sol, au-dessus duquel se produit une accumulation de leau qui aboutit la formation dune nappe. 3

19、.7 rabattement Diminution de la charge hydraulique dtermine en un point donn sous leffet dun prlvement deau naturel ou artificiel. Ce rabattement provoque labaissement localis de la nappe suivant un cne appel cne de rabattement. 3.8 rayon dinfluence Rayon du cne de rabattement. 3.9 Rgime du dbit de

20、la nappe sous leffet du drainage aprs arrt des infiltrations dues aux pluies. Ce rgime est aussi dnomm rgime quasi permanent lorsque les conditions de rabattement sont artificielles. rgime de tarissement non influence 3.10 conductivit hydraulique horizontale equivalente Grandeur utilise dans les sol

21、s prsentant une htrognit verticale. Cette valeur remplace dans les for- mules de drainage la conductivit hydraulique horizontale sature des sols homognes. 3.1 1 porosit de drainage Partie de la porosit rendue accessible lair par le rabattement dune nappe. 3.12 canne limnimtrique Appareil pour mesure

22、r le niveau pizomtrique. AFNL NF X 31-504 95 W LOI12372 0.581684 732 W I NF X 31-504 -6- I 4 Symboles et abrviations I DPo DP1 hlB hlC h2A h2D K - Kh (h) Kh(Z) P Q R RA, R, RC R, rl O r 2 r S S V V P v 1 dnomination des pizomtres ; fonctions auxiliaires ; dniveles mesures partir du sommet des pizomt

23、res pour reprer le niveau statique initial de la nappe (en centimtres) ; dniveles mesures partir du sommet des pizomtres pour reprer le niveau de la nappe en cours dessai (en centimtres) ; dniveles dduites des prcdentes reprsentant le niveau de la nappe un instant donn, par rapport au niveau statiqu

24、e initial de la nappe (en centimtres) ; hauteur de la nappe dans le puits par rapport au niveau statique initial (en centimtres) ; dnivele mesure partir du sommet du puits pour reprer le niveau de la nappe en cours dessai (en centimtres) ; dnivele dduite des prcdentes reprsentant le niveau de la nap

25、pe un instant donn, par rapport au niveau statique initial de la nappe (en centimtres) ; hauteur deau rsiduelle dans le puits (en centimtres) ; hauteur deau dans le pizomtre le plus proche du puits (en centimtres) ; hauteur deau dans le pizomtre le plus loign du puits (en centimtres) ; conductivit h

26、ydraulique homogne (en mtres par jour) ; conductivit hydraulique horizontale equivalente (en metres par jour) ; composante horizontale de la conductivit hydraulique (en mtres par jour) ; hauteur totale du puits (en centimtres) ; dbit de pompage (en millilitres par seconde) ; rayon dinfluence du puit

27、s (en centimtres) ; distance des pizomtres au centre du puits (en centimtres) ; rayon de forage du puits (en centimtres) ; rayon interne du tubage (en centimtres) ; rayon externe du tubage (en centimtres) ; profondeur de limpermable par rapport au sol (en centimtres) ; hauteur du puits dpassant au-d

28、essus du sol (en centimtres) ; volume pomp depuis le dbut de lessai (en millilitres) ; volume deau extrait du sol au cours de lessai (en millilitres) ; volume de sol libr par leau (en millilitres) ; denivele (en centimtres) ; hauteur entre le fond du puits et limpermable (en centimtres) ; angle form

29、 par la tangente la courbe de rabattement, au pizomtre le plus proche du puits ; porosit de drainage. -7- NF X 31 -504 5 Principe Le principe de la mesure consiste a rabattre une nappe par pompage et dterminer la courbure de la sur- face libre du cne de rabattement obtenu au moyen de pizomtres. On e

30、n dduit les deux principaux paramtres hydrodynamiques du sol utiles pour le drainage agricole : - la conductivit hydraulique horizontale en milieu satur ; - la porosit de drainage. La mesure est ralise en deux phases (phase de rabattement non influenc, phase de rgime quasi permanent) : La premire ph

31、ase (dite de rabattement non influenc) permet destimer la porosit de drainage. Au cours de cette phase, le niveau de la nappe est abaiss vitesse constante et lon note : - les niveaux pizomtriques intervalles de temps constants ; - le volume deau extrait du sol entre deux intervalles de temps en cumu

32、lant les volumes deau pom- ps. La deuxime phase (dite de rgime quasi permanent) conduit au calcul de la conductivit hydraulique hori- zontale quivalente. Par ajustement du dbit de pompage, on cherche obtenir un rgime dcoulement quasi stable, tant en dbit de pompage quen niveaux pizomtriques. Le dbit

33、 et les hauteurs pizomtriques mesurs permettent ensuite, en utilisant les formules convenables, de calculer la conductivit hydraulique en milieu satur. Quand le puits est pos sur le plancher imperma- ble, la mthode donne la conductivit horizontale quivalente de lensemble des horizons situs au-dessus

34、 du plancher impermable. Quand le puits natteint pas le substratum impermable, on obtient une conductivit hydraulique moyenne des horizons entre la surface libre de la nappe et du plancher impermable. Lessai doit tre effectu en milieu satur caractris par la prsence dune nappe perche, reposant sur un

35、 plancher impermable profondeur faible ou moyenne, nettement diffrenci ou non. II serait vain de procder ces mesures et, a fortiori, de vouloir en interpreter les rsultats : - sil nexiste pas de nappe mais un engorgement superficiel ou local d un simple dfaut dinfiltra- tion sans saturation du profi

36、l ; - sil existe un quelconque apport deau latral (nappe alluviale permanente soutenue, nappe en char- ge) ; - si la pluie tombe avant lessai ou sil gle durant ou juste avant lessai ; - si la surface libre de ia nappe nest pas stabilise (si les niveaux ne sont pas la mme cote dans le puits et les pi

37、zomtres) ; - si le plancher impermable se situe entre la surface du sol et une profondeur de 0,50 m, car la mise en uvre est pratiquement impossible. 6 Appareillage Lappareillage comprend les lments numrs ci-aprs : 6.1 6.1.1 Une tarire pour forer le puits. Le diamtre de celle-ci peut tre compris ent

38、re 100 mm et 200 mm. Le diamtre de forage devra tre suffisant pour laisser passer le tube de plastique dfini en 6.1.3, de ma- nire laisser un espace de l cm 3 cm entre le forage et la paroi extrieure du tube de plastique qui forme le cuvelage. Matriel de mise en place du puits et des pizometres 6.1.

39、2 6.1.4 de la norme NF X 31-509). Une tarire main de 60 mm 70 mm de diamtre pour la mise en place des pizomtres (voir AFN1 NF X 31-504 95 1012372 0581686 505 NF X 31-504 -8- 6.1.3 Un tube rigide qui servira de cuvelage au puits dont le diamtre intrieur sera compris entre 90 mm et 160 mm et de diamtr

40、e extrieur infrieur 190 mm. Sa longueur devra tre de 1,50 m. Ce tube est perfor sur toute sa hauteur, sauf sur les 30 premiers centimtres. lintrieur de ce tube, fix sa paroi, un tube de petit diamtre (32 mm extrieur), perfor, sert ia mesure du niveau pizomtrique. 6.1.4 Les quatre pizomtres seront ra

41、liss dans du tube en PVC rigide de diamtre compris entre 20 mm et 35 mm et de 1,20 m de longueur. Ces tubes seront perfors selon quatre gnratrices sur toute leur hauteur, sauf sur les 30 premiers centimtres, conformment la description suivante : diamtre des trous : 6 mm ; disposition des trous : en

42、quinconce dune gnratrice a lautre ; quidistance des trous : 5 cm. NOTE 1 : Tout autre tube peut convenir condition, dune part que la surface de ses perforations soit quivalente celle prcdemment dfinie et, dautre part quil soit rectiligne et suffisament rigide pour tre forc dans le forage sans dforma

43、tion. NOTE 2 : Ce tube peut tre enrob dun gotextile utilis en drainage agricole dont la mouillabilit aura t vrifie au pralable. Matriel de pompage Le matriel suivant est recommand pour raliser lessai de pompage : 6.2.1 instantan et pouvant assurer un dbit de 500 1.h-l. Une pompe de prfrence pristalt

44、ique et acceptant les eaux charges et permettant un amorage 6.2.2 dans le puits par action sur le moteur lectrique dentranement de la pompe. Un variateur de vitesse lectronique assurant une rgulation fine du dbit et du niveau de leau 6.2.3 mettant den fixer le rabattement et den fixer la limite infr

45、ieure. Un palpeur de niveau automatisant la phase de stabilisation du niveau dans le puits central et per- 6.2.4 Une source dnergie lectrique permettant une autonomie de 6 h de fonctionnement, munie dune rgulation lectronique supprimant la ncessit de batteries-tampon entre le groupe lectrogne et le

46、moteur lectrique. 6.2.5 Un tube daspiration de 10 mm de diamtre, 3 m de longueur et crpin son extrmit. 6.2.6 un bec verseur de hauteur rglable entre O m et 1,0 m. Un circuit de refoulement de 15 m de longueur, avec une potence de mesure fixer dans le sol et 6.2.7 niveaux dans les pizomtres. Deux ou

47、quatre cannes limnimtriques, avec tmoin (Vu-mtre ou bruiteur) pour reprer les 6.2.8 Un seau gradu de 10 I. 6.2.9 Des prouvettes gradues (de 100 ml et 2 O00 ml de volume). 6.2.10 Un compteur de temps NOTE : dfaut des quipements dcrits en 6.2.2 et 6.2.3, on pourra utiliser un systme de by-pass rglable avec un circuit hydraulique de retour au puits. AFNL NF X 33-504 95 W 1012372 058Lb87 441 = -9- NF X 31-504 7 Procdure pralable la mise en route de lessai 7.1 Reconnaissance du milieu Localiser le site dans le paysage et effectuer les ob