ISO 15709-2002 Soil quality - Soil water and the unsaturated zone - Definitions symbols and theory《土质 土壤水分和未饱和生物圈 定义 符号和理论》.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 15709:2002(F) ISO 2002NORME INTERNATIONALE ISO 15709 Premire dition 2002-08-15Qualit du sol Eau du sol et zone non sature Dfinitions, symboles et thorie Soil quality Soil water and the unsaturated zone Definitions, symbols and theory ISO 15709:2002(F) PDF Exonration de responsa

2、bilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi moins que lordinateur employ cet effet ne bnficie dune licence autorisant lutilisation de ces polices et que c

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5、ts membres de lISO. Dans le cas peu probable o surviendrait un problme dutilisation, veuillez en informer le Secrtariat central ladresse donne ci-dessous. ISO 2002 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous qu

6、elque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22

7、749 09 47 E-mail copyrightiso.ch Web www.iso.ch Imprim en Suisse ii ISO 2002 Tous droits rservsISO 15709:2002(F) ISO 2002 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos . iv Introduction. v 1 Domaine dapplication 1 2 Termes et dfinitions 1 2.1 Dfinitions dordre gnral 1 2.2 Potentiel de leau du sol

8、 et quivalents 2 3 Symboles et units 5 4 Thorie 7 4.1 Composition de la zone non sature 7 4.2 tat nergtique de leau du sol 8 4.3 Transport de leau du sol 10 Bibliographie. 11 ISO 15709:2002(F) iv ISO 2002 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdra

9、tion mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationa

10、les, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles do

11、nnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 3. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lappro

12、bation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments de la prsente Norme internationale peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tel

13、s droits de proprit et averti de leur existence. LISO 15709 a t labore par le comit technique ISO/TC 190, Qualit du sol, sous-comit SC 1, valuation des critres, terminologie et codification. ISO 15709:2002(F) ISO 2002 Tous droits rservs vIntroduction Le prsent document fournit des informations de rf

14、rence pour les recherches sur la physique des sols de la zone non sature. Il permet une meilleure comprhension des Normes internationales utilises pour la dtermination des proprits du sol et de ltat de leau du sol (par exemple les normes ISO 10573, ISO 11267, ISO 11274, ISO 11275, ISO 11461, etc.).

15、Le sol consiste en un mlange intime de liquides (eau), de gaz et de biote se trouvant lintrieur dune matrice solide poreuse. Leau est un composant particulirement important du sol. Leau prsente dans un sol change continuellement dtat en raison des modifications des conditions hydrauliques dues aux e

16、ntres deau (infiltration, capillarit ascendante) et/ou aux pertes lies lvapotranspiration et au drainage. En rgle gnrale, la teneur en eau des sols saturs reprsente 30 % 50 % du volume total du sol. Dans les couches suprieures non satures, ces quantits sont plus faibles, mais la teneur en eau varie

17、de faon notable avec le temps. Elle oscille en effet entre moins de 10 % et plus de 30 % en volume, selon le sol et lenvironnement. Dans certains cas, par exemple aprs de fortes pluies, au dbut du printemps, ces couches suprieures peuvent galement tre satures. Il est utile de connatre la quantit dea

18、u prsente dans le sol. Cette eau est gnralement retenue dans lespace lacunaire constitu par les pores, bien que certains sols, par exemple ceux composs en majorit de smectites ou de minraux analogues, puissent retenir des quantits considrables deau plus difficile liminer parce que fixe par adsorptio

19、n sur des surfaces de particules minrales. La taille et la forme dun pore ainsi que la quantit deau quil renferme dterminent lampleur de sa rtention deau et la facilit avec laquelle leau peut scouler et le traverser. Lcoulement de leau est dtermin par les gradients dnergie potentielle. Les informati

20、ons sur les proprits dun sol en matire de rtention deau et de conductivit hydraulique, ainsi que les potentiels hydriques du terrain, permettent donc une meilleure comprhension de la situation de leau dans le sol. Pour un projet particulier, les proprits du sol dterminer dpendront de la nature du pr

21、oblme tudi. La qualit du sol ne peut tre dfinie quen fonction de lutilisation que lon prvoit pour celui-ci; par exemple les conditions hydriques favorables pour une zone inondable naturelle sont appropries la culture du riz mais pas la production de crales. La qualit du sol est notamment pertinente

22、pour les questions environnementales et pour la production agricole. Il convient que les caractristiques de leau du sol soient connues, en particulier celles qui concernent a) la disponibilit de leau afin dassurer la croissance des plantes; b) le maintien ou la modification de ltat de la nappe phrat

23、ique; c) la contamination du sol par des sources de pollution diffuses, linaires ou ponctuelles. En outre, leau du sol revt une importance considrable pour la qualit des eaux superficielles et souterraines. Le mouvement de leau du sol est souvent le mcanisme permettant aux polluants solubles de migr

24、er jusquaux eaux superficielles et souterraines. Leau joue un rle capital dans la vie des plantes, non seulement directement en tant que telle et parce quelle transporte les lments nutritifs du sol vers la plante et lintrieur de celle-ci, mais aussi parce quelle est essentielle la germination des gr

25、aines. La production agricole dpend de la continuit de lapport deau aux cultures, de sorte que la contrainte hydrique soit rduite au minimum. Toutefois, lexcs deau pose problme, car si la plus grande partie de lespace lacunaire est remplie deau, le manque doxygne peut limiter la croissance des racin

26、es et, dans certains cas extrmes, aboutir la mort de la plante. La disponibilit de leau du sol dtermine souvent de manire significative le type de vgtation naturelle qui pousse dans un emplacement donn. Le maintien dun cosystme vgtal donn peut dpendre de priodes rgulires de contraintes hydriques et/

27、ou dexcs deau. La consommation deau par les plantes est rgie par le pouvoir vaporant de latmosphre. La quantit deau disponible pour la transpiration est dtermine par la qualit physique du sol qui peut tre quantifie laide de plusieurs paramtres, parmi lesquels la teneur en eau du sol, la courbe de rt

28、ention deau et la conductivit hydraulique de la zone non sature. ISO 15709:2002(F) vi ISO 2002 Tous droits rservsDans nombre de cas, cest la couverture du sol qui dtermine le taux de recharge de laquifre, ainsi que la perte due la consommation deau par les plantes, et donc le maintien du niveau de l

29、eau. Le recours des mthodes dhydrogologie et de physique des sols facilite lvaluation de limpact du captage de leau souterraine peu profonde sur lagriculture et lenvironnement. Le mesurage des potentiels de leau interstitielle contenue dans les pores dans les zones sature et non sature et de la cond

30、uctivit hydraulique est capital pour comprendre le sens et lintensit du mouvement de leau. Les polluants, quils proviennent de contaminations diffuses, linaires ou ponctuelles, sont gnralement transports dans le sol par le dplacement de leau. Dans la plupart des cas, les polluants sont transports pa

31、r lcoulement de leau depuis la surface. Nombre de processus influent sur le devenir dun polluant particulier dans le sol et sur son dplacement lintrieur de ce dernier. Lidentification des voies de circulation de leau et des dbits est essentielle pour dterminer les temps de progression des polluants

32、et la possibilit de leur dgradation ou de retard dans leur transport due leur sorption. Leau et les polluants transports au-del des limites de la zone non sature provoquent une pollution des eaux souterraines et/ou superficielles. Les recherches sur la physique des sols reprsentent donc une part imp

33、ortante des tudes portant sur la pollution. Ltude de leau du sol est pertinente pour les recherches conduites dans plusieurs branches de la pdologie et des sciences de la terre, notamment lagriculture, la fort, les tudes environnementales, lhydrologie, lhydrogologie et le gnie civil. Chacune de ces

34、branches a mis au point ses propres mthodes dinvestigation dont de nombreuses se recoupent. Si lon examine leau du sol et la qualit du sol des fins agricoles ou environnementales, lobjectif devrait consister en une intgration satisfaisante de ces mthodologies permettant dvaluer les conditions dtermi

35、nant la qualit du sol. Il est important que les organismes qui soccupent de la qualit des sols puissent avoir accs des mthodes normalises de mesurage de leau du sol et un ensemble normalis de dfinitions, dunits et de symboles afin de garantir la fiabilit des dterminations et afin de permettre la com

36、paraison des rsultats avec ceux obtenus lors dautres tudes. La thorie simplifie de la physique de leau du sol dans la zone non sature qui est donne dans larticle 4 est, dans ses grandes lignes, conforme aux rfrences 3 et 5. NORME INTERNATIONALE ISO 15709:2002(F) ISO 2002 Tous droits rservs 1Qualit d

37、u sol Eau du sol et zone non sature Dfinitions, symboles et thorie 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale donne une thorie simplifie de la physique de leau du sol dans la zone non sature et dfinit une srie de termes, grandeurs, units et symboles utiliss dans les recherches sur la phy

38、sique des sols dans la zone non sature. La prsente Norme internationale est applicable uniquement aux normes relatives aux recherches sur la physique des sols dans la zone non sature (y compris les sols gonflants) labores au sein de lISO/TC 190. La prsente Norme internationale exclut explicitement l

39、a circulation de leau par les macropores. 2 Termes et dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internationale, les dfinitions et termes suivants, bass sur 8, 9 et 10, sappliquent. 2.1 Dfinitions dordre gnral 2.1.1 teneur en eau w fraction volumique volume deau svaporant du sol lorsque celui-c

40、i est sch 105 C jusqu une masse constante, divis par le volume apparent initial du sol NOTE La teneur en eau est sans dimension. 2.1.2 teneur en eau w wfraction massique masse deau svaporant du sol lorsque celui-ci est sch 105 C jusqu une masse constante, divise par la masse du sol sec NOTE La teneu

41、r en eau est sans dimension. 2.1.3 caractristique de rtention de leau du sol h m () relation entre la teneur en eau du sol et sa charge matricielle pour un sol donn (chantillon) 2.1.4 conductivit hydraulique K facteur de proportionnalit entre la densit de flux de leau du sol et le gradient hydrauliq

42、ue de lquation de Darcy, en supposant des conditions isotropes, soit v = Kh h NOTE La conductivit hydraulique est exprime en mtres par seconde (ms 1 ). ISO 15709:2002(F) 2 ISO 2002 Tous droits rservs2.2 Potentiel de leau du sol et quivalents 2.2.1 Potentiel NOTE Le potentiel est exprim en joules par

43、 kilogramme (J kg 1 ). 2.2.1.1 potentiel total e teau du sol quantit de travail qui doit tre fourni pour transporter, de faon rversible et isotherme, une quantit infinitsimale deau dun bassin deau pure, une lvation donne et la pression atmosphrique, jusqu leau du sol au point dtude, divise par la ma

44、sse de leau transporte 2.2.1.2 potentiel pneumatique e aquantit de travail qui doit tre fourni pour transporter, de faon rversible et isotherme, une quantit infinitsimale deau de composition identique celle de leau du sol, dun bassin la pression atmosphrique et une lvation identique celle du point d

45、tude, jusqu un bassin semblable une pression extrieure des gaz gale celle du point dtude, divise par la masse de leau transporte 2.2.1.3 potentiel gravitationnel e gquantit de travail qui doit tre fourni pour transporter, de faon rversible et isotherme, une quantit infinitsimale deau de composition

46、identique celle de leau du sol, dun bassin une lvation donne et une pression extrieure des gaz gale celle du point dtude, jusqu un bassin semblable une lvation identique celle du point dtude, divise par la masse de leau transporte 2.2.1.4 potentiel matriciel e mquantit de travail qui doit tre fourni

47、 pour transporter, de faon rversible et isotherme, une quantit infinitsimale deau de composition identique celle de leau du sol, dun bassin une lvation et une pression extrieure des gaz gales celles du point dtude, jusqu leau du sol au point dtude, divise par la masse de leau transporte 2.2.1.5 potentiel osmotique e oquantit de travail qui doit tre fourni pour transporter, de faon rversible et isotherme, une quantit infini