NF X31-509-1993 Soil quality Method for installing a piezometer in the ground for agropedological purposes 《土壤质量 为进行农业土壤学研究在地中安装压力计的方法》.pdf

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1、AFNL NF X 31-509 93 LOI12372 0475757 4T7 ISSN 0335-3931 NF X 31-509 Septembre 1993 Indice de classement : X31-509 Qualit des sols Mthode de mise en place dun pizometre dans le sol des fins agropdologiques E : Soil quality- Method for installing a piezometer in the ground for agropedological purposes

2、 D: Bodenbeschaffenheit-Verfahren zur Installation eines Piezometers in den Boden zur landwirtschaftlichen Bodenkunde Norme franaise homologue par dcision du Directeur Gnral de lAFNOR le 5 aot 1993 pour prendre effet le 5 septembre 1993. correspondance la date de publication du prsent document, il e

3、xiste des travaux internatio- naux traitant du mme sujet. analyse Le prsent document dcrit les fonctions dun pizomtre, spcifie la mthode de sa mise en place (lutte contre les infiltrations, le colmatage, etc.) dans diff- rentes situations ainsi que ses limites dutilisation. descripteurs Thsaurus Int

4、ernational Technique : sol, qualit, essai, mise en place, instru- e ment de mesurage, mesurage, niveau, conditions dutilisation. m odif cations correct ions dite et diffuse par lassociation franaise de normalisation (afnor), tour europe cedex 7 92049 paris la defense- tel. : (1) 42 91 55 55 AFNOR 19

5、93 O AFNOR 1993 ler tirage 93-09 AFNL NF X 33-509 73 = LO12372 0475758 333 Qualit des sols - Mthodes physiques AFNORX31D 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 BELLIER BLENTZ BOURALY BROUWERS BRUNT CHOSSAT CIESIELSKI C

6、OURMONT GOME2 GUENNELON HAUT HUE MME LAVILLE-TIMSIT M M M M M M M M M M M M M M LEGROS MARTIN MATHIAS NORMAND ORSINI PARTY PAYAL PROST RAIM BAULT ROSSIGNOL SIX SOI G N ET SOMMIER SPECKLIN ORSTOM SNST ELF ATOCHEM CIRAD ISRIC CEMAGREF INRA LABORATOIRES SICAGRO INRA LABO DEPT DANALYSES, VANNES BRGM INR

7、A MIN DE LENVIRONNEMENT, DPPR CEDEST CEMAGREF INRA SCCAAAC SRETIE LCPC ENITAH CHAMBRE DEPT DAGRICULTURE LILLE INRA MIN DE LAGRICULTURE, DERF SADEF AFNL NF X 33-509 93 m LOL2372 0475759 27T m O Introduction NF X 31-509 Le pizomtre est un dispositif qui permet l?observation et le mesurage du niveau d?

8、une nappe dans le sol, ou dans un horizon dtermin du sol. Sa mise en place ncessite un certain nombre de prcautions pour assurer la prcision des mesurages raliss et leur fiabilit. I Domaine d?application Le pizomtre, au sens hydraulique du terme, est la partie gravillonne du forage. C?est une prise

9、de pression par laquelle se ralise l?quilibre entre la charge hydraulique de la nappe et la pression de la colonne d?eau dans le forage. Dans la pratique, on dsigne sous le nom de pizometre non seulement le forage, mais aussi I?ensem- ble des amnagements qui l?accompagne (lutte contre les infiltrati

10、ons, le colmatage). La prsente norme spcifie la mthode de mise en place d?un pizomtre dans diverses situations, ainsi que la faon de dimensionner les diffrents lments qui le compose. Elle s?applique pour la description et la mise en place de pizomtres utiliss pour l?observation des niveaux des aquif

11、res ou des nappes perches, dans les limites suivantes : -cette pizomtrie est limite des observations de la nappe du sol jusqu? une profondeur maxi- male d?une dizaine de mtres ; - la mise en place est ralise avec des moyens de pose manuels, ne ncessitant ni gros engins, ni gnie civil lourd ; - la pi

12、zomtrie est voue des suivis de courte ou de longue dure, automatiss ou non, justifiant des amnagements qui rendent l?appareillage et le mesurage fiables en l?absence d?oprateur. La prsente norme ne s?applique pas aux problmes spcifiques de la gotechnique dans le domaine du gnie civil, ni dans le cas

13、 d?investigations sur des puits d?observation de la qualit de l?eau de la nappe. 2 Rfrences normatives Cette norme franaise comporte par rfrence date ou non date des dispositions d?autres publica- tions. Ces rfrences normatives sont cites aux endroits appropris dans le texte et les publications sont

14、 numres ci-aprs. Pour les rfrences dates les amendements ou rvisions ultrieurs de l?une quelconque de ces publications ne s?appliquent cette norme franaise que s?ils ont t incorpors par amendement ou rvision. Pour les rfrences non dates, la dernire dition de la publication laquelle il est fait rfren

15、ce s?applique. NF X 31-504 Qualit des sols - Dtermination en place de la conductivit hydraulique sature et de la porosit de drainage ?). AFNL NF X 33-509 93 LOL2372 O475760 T9L NF X 31-509 -4- 3 Dfinitions Pour les besoins de la prsente norme, les dfinitions suivantes sappliquent : 3.1 aquifre 3.1.1

16、 Couche ou massif solide, poreux, permable, comportant une zone sature, suffisamment conducteur de leau souterraine pour permettre lcoulement significatif dune nappe et le captage de quantits deau apprciables. 3.1.2 Couche qui contient de leau mobilisable en partie par gravit. 3.2 charge hydraulique

17、 : Mesure de lnergie dun liquide. Elle est trs souvent exprime en hauteur de colonne deau. Ce terme ne doit pas tre confondu avec la hauteur pizomtrique. 3.3 hauteur pizomtrique : Hauteur, mesure partir dun plan de rfrence, de la colonne liquide statique qui stablit dans un tube install en sol satur

18、 dont la partie infrieure est en communication avec un point de ce sol. Si la communication se fait dans les 50 premiers centimtres, il sagit de pizomtrie de surface. Au-del, le mesurage est dit de profondeur. 3.4 limnimtrie par capteur de pression : Dtermination de la hauteur pizorntrique par mesur

19、e de la pression hydrostatique de la colonne deau dans le pizomtre. 3.5 nappe libre : Nappe surface libre comprise dans un aquifre incluant une zone non sature surmontant la zone sature caractrisant la nappe. 3.6 surface libre : Lieu des points dune nappe o la pression de leau est gale la pression a

20、tmosphrique. 3.7 surface pizomtrique : Surface idale qui reprsente la distribution des charges hydrauliques dune nappe coulement bidimensionnel, ou des charges rapportes une surface ou une strate dtermine de laquifre en cas dcoulement tridimensionnel. 3.8 tlmtrie par ultrasons : Dtermination de la h

21、auteur pizomtrique par mesurage du temps de parcours dune onde ultrasonore entre une sonde immerge au fond du pizomtre et la surface libre de la nappe. AFNL NF X 31-509 93 3032372 0475763 928 -5- NF X 31-509 4 Constituants dun pizomtre Lappareillage est reprsent a la figure 1. 4.1 Forage Puits creus

22、 dans le sol. Sa hauteur doit correspondre la plus grande profondeur de nappe observer. 4.2 Tube pizomtrique Lieu o les battements de la nappe peuvent tre observs, soit manuellement au moyen dune canne limnimtrique, soit automatiquement a laide de capteurs que lon immergera au fond du tube. Le plus

23、gnralement, ce tube est en plastique (polychlorure de vinyle), mais dautres matriaux peuvent tre utiliss : mtalliques, plastiques, etc. 0 4.3 Crpinage Zone perfore du tube pizomtrique qui participe a la fonction de prise de pression en laissant passer leau du sol vers lintrieur du dispositif. 4.4 Ma

24、nchon de raccordement Facultatif, sauf si des interventions culturales sur la partie suprieure du sol sont envisages (de faon laisser un libre accs a la parcelle cultive). Le manchon permet de ne retirer que la partie suprieure du tube pizomtrique et de conserver le mme emplacement dune campagne de

25、mesurage lautre. Le reprage du pizomtre est ralis par des relevs topographiques, par mise en place dune masse de fer reprable par un directeur de mtaux, ou par une balise dpose au-dessus de lobturateur utilis pour boucher la partie suprieure du pizomtre (voir la norme NF X 31-504). 4.5 Chapeau amovi

26、ble de ventilation II protge le tube de plastique de la pntration de matriaux divers (terre, gravier, bentonite, dbris vgtaux ou insectes) au moment de la pose et en labsence du dispositif de mesurage, tout en assurant la mise a la pression atmosphrique du pizomtre. 4.6 Bouchon II ferme la partie in

27、frieure du pizomtre ; il vite les remontes boueuses par la base du tube. 4.7 Semelle de gravillons Elle est dpose dans le fond du forage sur 5 cm avant de placer le tube en plastique. Elle fournit un espace de dcantation des eaux charges et diminue le risque denfoncement accidentel du tube. 4.8 Bute

28、 de terre Elle vite la dispersion de la bentonite autour du pizomtre et laccumulation deau sur le pourtour du forage. AFN1 NF X 33-509 93 1012372 0475762 864 = NF X 31-509 -6- 4.9 Filtre denrobage Il est ralis de prfrence en gotextile mince (5 mm au plus) dont on a vrifi au pralable la mouillabilit

29、(voir la norme NF X 31-504). II vite la pntration de particules du sol dans le tube pizomtrique en recouvrant sa partie crpine. Des colliers maintiennent le filtre autour du tube pour quil ne glisse pas lors de la mise en place du pizomtre. 4.10 Remblai de gravier II remplit le vide entre le tube pi

30、zomtrique et le sol ; il est plac au niveau du crpinage et limit par ses niveaux infrieur et suprieur, il dtermine lhorizon de sol contrl. Le gravier le plus utilis est de dimensions comprises entre 5 mm et 15 mm. 4.11 Remblai de bentonite II isole hydrauliquement la partie du forage qui ne doit pas

31、 participer aux changes avec le sol ; cette bentonite, dpose en poudre sche, gonfle lors de la rhumectation du sol et colmate les parois du forage. 4.12 Rondelle de protection Une rondelle de protection en gotextile ou en matire impermable (film plastique) doit tre installe au-dessus de la zone grav

32、illonne pour viter la migration de la bentonite vers cette zone. 5 Mthode de pose de pizomtres Deux cas peuvent se prsenter qui demanderont chacun un traitement particulier. Linstallation peut tre : - de longue dure (trois mois ou plus) ; - de courte dure (moins de trois mois). Toute la description

33、donne partir de 5.1 jusqu 5.2.6 concerne surtout la mise en place de pizom- tres pour une longue dure. Pour ceux qui sont mis en place pour de courtes dures, voir 5.3. 5.1 Prparation des pizomtres (au laboratoire) avant leur mise en place La prparation des pizomtres suppose que soient connus, pour c

34、haque parcelle quiper : - les profondeurs spcifiques des nappes suivre, ou des ouvrages raliss (profondeur des drains en drainage agricole) ; pour les pizomtres de surface le reprage prcis des couches compactes moins permables ; - la distance des pizomtres aux repres naturels ou artificiels (drains

35、ou interdrains), ainsi que leur rattachement a des repres cartographiques (coordonnes Lambert, par exemple) ; - le sens et la direction habituelle des coulements de surface quils soient naturels ou artificiels (models, labours, etc.) ; - le nombre et la rpartition des pizomtres implanter. Les tapes

36、de la prparation sont les suivantes : - tablissement dun schma dimplantation, dfini lors de ltude prliminaire ; - reprage des points de mesurage ; - dimensionnement des lments des pizomtres, enrobage des tubes et dcoupe des rondelles de protection, montage des lments des tubes de mesurage ; - protec

37、tion des points de mesure. AFN1 NF X 31-509 93 = 1012372 0475763 7T0 e O -7- 5.2 Dimensionnement des lments de piezometres NF X 31-509 5.2.1 Profondeur du forage Pour un pizomtre profond (0,5 m au moins, plusieurs mtres au plus), elle est gale la profondeur utile. Elle pourra tre plus importante sil

38、 est prvu dinstaller un mesurage automatis au moyen dun capteur immerg. II faudra alors tenir compte de lencombrement et des contraintes de fonctionnement de ces matriels. 5.2.2 Diamtres du forage et du tube pizomtrique Le diamtre du forage est de 0,lO m ; les diamtres interne et externe du tube piz

39、omtrique sont respectivement de 0,028 m et de 0,032 m. 5.2.3 Profondeur utile du pizometre Cette profondeur correspond, pour un pizomtre donn, la plus grande profondeur de nappe mesure par rapport au terrain naturel. La cote du terrain naturel est elle-mme rattache un point godsique. NOTE 1 : Cette

40、profondeur utile est dtermine par lobjectif recherch : elle est fonction soit du niveau de lhorizon impermable, soit dobjectifs exprimentaux particuliers (mise en vidence dune nappe permanente sous le drain, par exemple) ; elle servira dterminer toutes les autres caractristiques dimensionnelles des

41、pizomtres, hormis son diamtre. NOTE 2 : Dans le cadre de pizomtres courts mis en place la surface du sol (voir figure 2, Cl, cette profondeur sera au plus gale la profondeur suppose de la base de lhorizon contrler diminue de 10 cm correspondant : 0 5 cm pour un prolongement de scurit dun remblai de

42、bentonite garantissant ltanchit de la base de lhorizon dans lequel seront ralises les observations (correspondant aux prparations du tube) ; 0 5 cm de garde entre lextrmit suprieure du tube et le niveau du remblai de bentonite. 5.2.4 Longueur totale et longueur crpine du tube piezomtrique en PVC 5.2

43、.4.1 Longueur totale du tube en PWC Elle doit tre gale la profondeur utile du forage augmente de 10 cm pour le dpassement au-dessus du niveau du sol du tube ; vers le bas, le supplment de longueur dpendra du type de capteur choisi (voir 5.2.2). 5.2.4.2 Longueur crpine Celle-ci doit tre de 30 % de la

44、 longueur totale de lpaisseur de lhorizon a contrler pour garantir une zone de communication suffisante avec lhorizon de sol contrler. Elle ne sera jamais infrieure 20 cm dans le cas dun pizomtre profond et 10 cm dans le cas dun pizomtre de surface. NOTE : Pour le pizomtre de surface, la partie crpi

45、ne sera dcale dune quinzaine de centimtres vers le haut pour lui viter tout contact avec le remblai de bentonite du fond du forage. AFN1 NF X 311-509 93 1012372 0475764 b37 NF X 31-509 -8- 5.2.5 Hauteurs des remblais Ces hauteurs se dduisent des donnes prcdentes en tenant compte dimpratifs de scurit

46、 essentiellement lis aux risques de pntration de bentonite ou de matriaux boueux dans le tube porte-sonde. Ainsi, lentourage gravillonn de la zone crpine du tube en plastique (polychlorure de vinyle) doit tre prolong vers le bas dune paisseur de 5 cm de gravillons et vers le haut de 10 cm de remblai

47、 supplmentaires. Le reste du forage est rempli de bentonite. 5.2.6 Volume et conditionnement des matriaux de remblai Le gravier utilis et la bentonite seront conditionns dans des sacs en plastique assez petits pour permettre un transport ais sur le terrain. On prvoira 0,8 I de gravier pour 10 cm de hauteur fore. 5.3 Cas particulier de la pose de piezomtre de courte dure Si le pizomtre est pos pour une courte dure, la pose du remblai poreux est facultative ; en cas de pose sans remblai poreux, choisir un diamtre de forage le plus proche possible de celui du tube pizomtrique. 6 Rapport dins