Soutenance de thèse // Saint-Martin SAINT-LOUIS

THÈSE

Développement d'outils et de méthodes infiltrométriques pour la caractérisation des sols urbains

Résumé

La caractérisation hydrodynamique des sols constitue une étape préalable et essentielle à la compréhension des flux d’eau et des transferts de polluants dans la zone non saturée. Les propriétés hydrodynamiques des sols sont ainsi mobilisées pour prédire l’infiltration de l’eau, le ruissellement en surface, la recharge des nappes ainsi que les risques de contamination associés. Elles jouent un rôle déterminant dans l’aménagement des espaces urbains et agricoles, la gestion des ressources en eau et des eaux pluviales en milieu urbain. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié la méthode Beerkan et les algorithmes BEST permettant le traitement des données infiltrométriques et la caractérisation des propriétés hydrauliques des sols. Nous nous sommes en particulier intéressés à deux déclinaisons de la méthode Beerkan : la méthode manuelle classique et une version automatisée reposant sur un prototype d’infiltromètre spécialement développé en amont de ce travail. Nous avons également exploré de nouvelles approches de traitement mathématique des observations adaptées à des configurations particulières et à des processus physiques spécifiques (notamment l’hydrophobicité des sols). Ce manuscrit est structuré autour de trois axes : (i) une étude comparative entre la méthode Beerkan classique et la version automatisée, (ii) une analyse de l’influence du rayon de l’infiltromètre sur la qualité des données, (iii) une application à un large ensemble de sites expérimentaux au sein d’un même tissu urbain, permettant de tester la version automatisée et de valider la série des algorithmes BEST, y compris leurs développements récents. Les résultats obtenus apportent plusieurs enseignements.
L’infiltromètre automatisé présente de nombreux avantages par rapport à la méthode classique, en termes de précision, de reproductibilité et de facilité d’utilisation. Toutefois, la méthode manuelle conserve toute sa pertinence dans les contextes de ressources limitées. Par ailleurs, la taille de l’infiltromètre s’avère déterminante : un rayon plus important favorise l’activation des réseaux de macropores et permet ainsi de mieux prendre en compte les écoulements préférentiels. Enfin, le déploiement sur de nombreux sites a permis de valider l’approche, avec des résultats satisfaisants dans la majorité des cas. Cette étude souligne enfin la nécessité de poursuivre le développement d’algorithmes alternatifs pour mieux représenter les écoulements particuliers, en particulier dans le cas de sols hydrophobes.

Directeurs de thèse

Laurent LASSABATERE (ingénieur ICTPE, ENTPE)