Lysimetre LUGH
Responsables : Rafael Angulo-Jaramillo et Thierry Winiarski
Pilote LUGH : modèles physiques de laboratoire pour l'étude du rôle de la structure de la zone non saturée et de l'histoire hydrique sur le transport de masse (eau-soluté-nanoparticules) en milieu non saturé.
L’étude des écoulements d’eau, des solutés et de particules dans les sols et milieux poreux se heurte à plusieurs verrous scientifiques : la description du milieu (sa nature pédologique, géologique et géochimique), le changement d’échelle entre plusieurs niveaux d’étude des mécanismes et des processus (i.e. de l'échelle de l’échantillon de laboratoire à celle de l’ouvrage) et aux méthodes de résolution numérique d’équations de transfert de processus couplées fortement non linéaires.
Pendant la période 2009-2014, outre la poursuite des actions initiées lors de la période précédente et leur valorisation, l'activité expérimentale a été portée vers l’étude au laboratoire du phénomène de barrière capillaire et du rôle des hétérogénéités texturale et structurale du sol vers les transferts de masse en milieu non saturé. A cette fin, et en complément d’une batterie de colonnes chromatographiques, un modèle physique appelé pilote LUGH (Lysimeter for Urban Groundwater Hydrology) a été développé par l'équipe IPE du LEHNA sur ses fonds propres.
Le pilote se compose d’un bac (1 x 1.6 x 1 m3) rempli par différents matériaux d’origine fluvioglaciaire. La partie centrale de la surface du pilote est alimentée par un système d’arrosage automatique qui permet également d’appliquer des traceurs inertes ou réactifs ou de suspensions de nanoparticules. La base du pilote, recouverte par une géo-membrane, est composée par quinze blocs en béton (0.30x0.30x0.15 m3) qui soutiennent le sol et permettent le drainage libre et la collecte différentiée des effluents. Un collecteur automatique a été conçu pour s’adapter sous le pilote. LUGH est également équipé de sondes TDR pour la mesure de la teneur volumique en eau du sol et de tensiomètres pour la mesure de la pression capillaire. L'ensemble du dispositif est piloté par ordinateur. Nous avons analysé la faisabilité d’utilisation des nanoparticules comme traceur de l’écoulement et d'étudier les effets combinées de vitesse d'écoulement et de force ionique de la solution sur les transferts. Les premiers résultats sont très encourageants.
Un grand nombre d’expériences d’infiltration eau-traceur ont été réalisées pendant la période 2010-2014 sur le pilote LUGH (soutenance de deux doctorats et 5 stages de M2R).
