Le cycle de l'eau est sujet à des processus complexes et variés parmi lesquels nous citerons les précipitations, l'évaporation, la transpiration (des végétaux), l'interception, le ruissellement, l'infiltration, la percolation, l'emmagasinement et les écoulements souterrains qui constituent les principaux chapitres de l'hydrologie. On peut schématiser le phénomène continu du cycle de l'eau en trois phases : - les précipitations, - le ruissellement de surface et l'écoulement souterrain, - l'évaporation. L'équation du bilan hydrique se fonde sur l'équation de continuité et peut s'exprimer comme suit, pour une période et un espace donnés : Avec : P : précipitations (liquide et solide) [mm] ou [m 3 ] ; S : ressources disponible à la fin de la période précédente (eaux souterraines, humidité du sol, neige, glace) [mm] ; R : ruissellement de surface et écoulements souterrains [mm] ; E : évaporation (y compris évapotranspiration) ; S+-DS : ressources accumulées à la fin de la période étudiée [mm].
Mesure de l humidité d un sol in situ - Sonde à neutrons Propriété des molécules d eau réfléchissent les neutrons φ influence 10 à 25 cm Principe : D après Musy & Soutter, 1991 - Une sonde émettrice/réceptrice de neutrons est introduite dans le sol - Enregistrement du flux de neutrons réfléchi (par les molécules d eau) - Déduction de la teneur en eau vol. par une courbe d étalonnage -Mesures rapides -Sans perturbation du sol
Mesure de l humidité d un sol in situ - Sondes TDR (Time Domain Reflectometry) La définition de la constante diélectrique relative d'un matériau est le rapport entre le potentiel mesuré entre deux électrodes dans le vide Vo et le potentiel mesuré entre ces deux électrodes identiquement chargées et espacées, immergées dans un matériau diélectrique V. Constante diélectrique d un matériau : avec Électrode E1 V : potentiel Électrode E2, même charge que E1 ε r =V/Vo Vo : potentiel entre 2 électrodes dans le vide V : potentiel entre 2 électrodes espacées dans le matériau ε r (eau) >> εr(autres constituant des sols) Relation entre humidité volumique du sol et ε r : θ = a+b.ε r +c. ε r2 +d. ε r 3 -Facile à mettre en œuvre, non destructrice -Mais le volume de sol échantillonné est très faible Il existe d autres types d appareils de mesure de l humidité des sols ainsi que des mesures indirectes (satellite)
Evaporation : Elle est liée au déficit de saturation de l'air, au vent, à la température, au rayonnement, à l état (humidité) et aux propriétés du sol (albédo) Loi de Dalton : E=f(u) x (es-e) 237. 5+ T es ( T ) = 6.11 10 es en hpa ou mb, T en C avec : E : flux d'évaporation e : pression effective ou actuelle de vapeur d'eau dans l'air, es : pression de vapeur d'eau à saturation ; ne dépend que de la température. f(u) : constante de proportionnalité (avec vitesse du vent u). Estimation de l évaporation : Formule de Penman D'une manière générale, l'évapotranspiration est conditionnée par : les conditions climatiques, les conditions liées au sol, les propriétés physiques et physiologiques de la végétation. 7.5T
L'évaporation dépend essentiellement de deux facteurs : la quantité de chaleur à disposition Rayonnement solaire Rayonnement atmosphérique Rayonnement terrestre la capacité de l'air à stocker de l'eau : Humidité Température Pression Vent >>Notions de rayonnement net, humidité relative et spécifique de l air
Le rayonnement net est défini comme la quantité d'énergie radiative disponible à la surface de la terre est pouvant être transformée en d'autres formes d'énergie par les divers mécanismes physiques ou biologiques de la surface. (4.4) On exprime généralement le bilan des échanges radiatifs à la surface du sol par le rayonnement net RN défini comme la résultante des trois types de rayonnements considérés précédemment : Avec : RS : rayonnement solaire direct et diffus atteignant le sol [Wm -2 ], RA : rayonnement atmosphérique dirigé vers le sol [Wm -2 ], RT : rayonnement terrestre [Wm -2 ], a : albédo de la surface.
H IgA
On en déduit ensuite l humidité relative : Hr = ea(t)/es(t) x 100 - Mesure directe : hygromètre à cheveux
HYGROMETRIE = Mesure de la vapeur d eau atmosphérique
HYGROMETRIE = Mesure de la vapeur d eau atmosphérique
HYGROMETRIE = Mesure de la vapeur d eau atmosphérique
HYGROMETRIE = Mesure de la vapeur d eau atmosphérique hygromètre à absorption infrarouge L un des meilleurs hygromètres, mais aussi le plus coûteux, mesure sur un trajet optique de l ordre du mètre le rapport de l intensité d une raie d absorption intense de la vapeur d eau dans l infrarouge moyen à celle d une bande très voisine non absorbée. Des filtres interférentiels centrés par exemple sur les bandes de 2,66 mm ou 6,26 mm, associés à des méthodes thermiques ou à des détecteurs infrarouges de très haute sensibilité, permettent des réalisations très compactes, et présentent tous les avantages d une mesure spectrométrique (constante de temps et interaction nulles, facilités d étalonnage).
HYGROMETRIE = Mesure de la vapeur d eau atmosphérique
HYGROMETRIE = Mesure de la vapeur d eau atmosphérique
Mesure de vent = quantité vectorielle > Direction et Vitesse En général, la vitesse du vent est exprimée en m/s, km/h ou knt= moyenne sur 10min Les différentes techniques de mesure sont : - Le balayage optoélectronique : Système optique très performant, à bonne sensibilité, comparable aux tachymètres. La rotation des coupelles génèrent un signal sur des cellules photosensibles, et produit un signal analogique proportionnel à la vitesse du vent. - La génératrice de mesure : C est le mouvement de rotation de l anémomètre qui délivre un signal directement proportionnel à la vitesse de vent, à la façon d un alternateur. - Le commutateur à induction : l axe, rotor à coupelles de l anémomètre tourne sur roulement à billes et génère un signal inductif. Seuil très faible. - Le potentiomètre en anneau : Chaque position du cercle correspond à une valeur de résistance.