Burgaud, Jean-Claude

Faye, A.

Silvera, Norbert

Horizon / Pleins textes

il 
d 
B, 
I 
3 
J.C. BURGAUD 
INSTITUT FRANCAS DE RECHERCHE SCIENTIFIQUE 
POUR LE DEVELOPPEMENT EN COOPERATION 
(ORSTOM) 
Ce nt re d'Adiopodou mé 
B.P. V51 ABIDJAN (Côte d'Ivoire) 
La bo rat oi re d' Ut i lisat i o n des Rad i oi sot o pes 
MESURE DE L'HUMIDITE DES SOLS 
Evaluation de la consomation en eau sous couvert de cocotiers B 
Port-Bouët (IRHO) 
Etalonnage neutronique des sols 
Par 
N. SILVERA 
1 
A. FAYE 
Octobre 1986 
I. PRESENTATION - BUT 
Cet essai s'inscrit dans le cadre du theme de recherche : relation 
climat-production. II s'agit d'étudier les variations d'humidité du sol SOUS un 
couvert de cocotiers dans le but de déterminer leur consommation en eau. Cette 
consommation en eau (evapotranspiration réelle ETR) est ensuite comparée a 
I'évapotranspiration potentielle ETP, calculée par différentes formules, de façon à 
trouver la formule la plus proche de la réalité. Cette formule une fois trouvée (et 
vraisemblablement ajustée) servira de base aux calculs de déficit hydrique. 
II. SITUATION 
IRHO Côte d'Ivoire (Station Marc ~eiorme.  de Port Bouët) 
Le dispositif de mesure est implante sur le Bloc 500 de la plantation, 
Le sol est un sable ferrallitique désature comprenant 5 A 10 % d'argile, 
.(Cf. Plan de situation). 
Parcelle 084. Planté en 1971 A densité de 143 pieds/ha (soit 9 m en triangle). 
1 O à 15 % de sable fin et 70 2ì 80 % de sable grossier. 
HI. DISPOSITIF DE MESURE 
1. Utilisation de la sonde à neutrons 
L'humidité des sols et leurs caractéristiques hydrodynamiques sont 
Pour cela un dispositif a éte installé en octobre 1986. 
déterminées par la méthode neutronique. . 
2. La méthode neutronique 
La sonde B neutrons enregistre un taux de comptage proportionnel à 
I1 faut donc établir la relation permettant de passer du taux de 
la teneur en eau du sol. 
comptage (N) A I'humidite volumique (Hv). C'est une droite déquation 
N = a H V + ß  
2 
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l 
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I 
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I 
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1 
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1 
8 
Le comptage neutronique N est influencé par la nature du sol, la 
densité, l'absorption et la diffusion des neutrons. II est donc nécessaire de 
proceder à un étalonnage pour chaque type de sol, parfois même pour chaque 
ho rizo n. 
Le materiel utilise 
- Mesure d'humidité 
Pour cette étube I'ORSTOM a mis à la disposition de I'IRHO une sonde 
du type SQLO 20 (Nardeux) pour une durée de six mois. 
Lors de I'étalonnage, cette sonde a été utilisée, conjointement avec un 
humidimètre de type SOLO 40 actuellement en expérimentation au Laboratoire 
d'Utilisation des Radioisotopes (LRI). 
L'humidimètre SOLO 40, de conception récente nous permet 
d'effectuer des mesures en continu, de manière entièrement automatique. 
- Mesure de la densité apparente sèche 
La mesure de densité est effectuée & l'aide d'un gammadensimètre du 
type DR 18.. 
A cet effet une fosse est creusée, par paliers successifs de 20 en 20 
cm. A chaque niveau, un échantillon de terre (5 kg) est prélevé afin de procéder 
au calcul du coefficient a de la droite d'4talonnage. 
- Densité cps 
Déduite de la relation 
3. Le dispositif (cf. plans joints) 
Deux sites de mesure, localisés dans deux parcelles d'hybrides PB 
121, comportent chaciln 10 tubes de mesure (longueur dans le sol : 370 cm), 
disposés dans le triangle équilatéral formé par trois cocotiers : 5 tubes sur la 
ligne, 5 tubes dans.I'inter1igne. Sur les 3 triangles adjacents sont disposés 15 
pluviomètres à lecture directe ; la moyenne, pondérØe selon la position du 
pluviomètre par rapport Zì l'arbre, représente la quantité de pluie tombée sur le 
triangle de mesure. 
3 
0 TUIX (avec son numero) “““h 
PB GC 05 
SlTEN” 1 
DISPOSITIF 
I  
IV. ETALONNAGE DE SOLS 
1. Principe 
La méthode d'étalonnage utilisée ici, allie des mesures de terrain et 
COUCHAT a montré dans sa thèse, que la droite d'étalonnage peut 
être caractérisée par les constantes neutroniques des sols : absorption et 
diffusion des neutrons. 
une analyse de laboratoire. 
I 
Un dispositif simple, mis au point par MOUTONNET à Madagascar et 
MARINI à Adiopodoumé, nous permet d'estimer le pouvoir absorbant du sol et 
d'en déduire le coefficient alpha (pente de la droite d'étalonnage). 
La mesure s u r  le terrain du profil neutronique couplée avec une 
détermination de l'humidité pondérale et de la densité apparente suffit ensuite 
pour calculer beta (ordonné à l'origine). 
1 .l. Mesure du pouvoir absorbant du sol 
Le dispositif de mesure se compose de : 
- une source de neutrons rapides placée au centre d'un bac, 
- un bac d'eau servant à thermaliser les neutrons, - un ensemble de détection des neutrons thermiques, place s u r  une 
- un  container mobile contenant I'échantillon de sol, que l'on place 
face du bac, 
entre la source et le détecteur, dans le flux neutronique. 
Le sol placé dans le flux de neutrons thermiques, apporte une 
perturbation au taux de comptage. I I  y a absorption et diffusion des neutrons : 
capture par des éléments du sol à forte section efficace d'absorption (CI, Bo, Cd ..). . 
La mesure de cette variation traduit le pouvoir absorbant du sol : Za. 
MOUTONNET a montré qu'il existe une corrélation entre cette valeur Za et le 
coefficient alpha de la droite d'étalonnage. Une série de sols tests, aux 
paramètres bien connus, nous sert de référence. 
4 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
1.2. Mesures s u r  le terrain 
Sur chaque tube, on effectue s u r  toute la profondeur : 
- un profil neutronique ( u n e  mesure tous les 10 cm). Le taux de 
comptage (N) est exprimé en impulsions par seconde pour une 
sonde donnant 1000 i/s dans l'eau ; 
- un profil d'humidité pondérale (Hp) : 3 prélèvements a la tarièrq à 
proximitØ immédiate du tube et aux profondeurs correspondant aux 
mesures de sonde ; 
- un profil de densité apparente sèche (ps). Mesures faites au 
gammadensimètre type DR 18, sur une fosse voisine des tubes 
d'ét alo n nag e. 
1.3. Calcul du coefficient béta 
L'humidité volumique (Hv %) est déduite de l'humidité pondérale 
Hv=  PS x Hp 
Pour chaque niveau de mesure, on dispose des couples de valeurs 
(N, Is) et (Hv %). 
Le coefficient alpha ayant été déterminé, il suffit de calculer beta pour 
chaque niveau 
N = a  H v +  ß 
J 3 Z N - a  HV 
On calcule finalement une valeur moyenne de beta pour chaque 
ho  rizo n. 
5 
s 
d 
1 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
RESULTATS DES MESURES DE DENSITE 
AU GAMMADENSIMETRE 
(PY HP cps = Cpyx 100 Profondeur 
l o o +  1,l Hp 
0-20 
20-40 
40-60 
60-80 
80-1 O0 
100-1 20 
120-1 40 
140-1 60 
160-1 80 
180-200 
200-220 
220-240 
240-260 
260-280 
280-300 
300-320 
320-340 
340-360 
1,45 
1,52 
1,43 
1,53 
1,54 
1,53 
1,50 
1,48 
1,51 
1,50 
1,51 
1,48 
1,47 
1,47 
1,53 
1,52 
136 
1,54 
6,93 
7,63 
7,89 
7,02 
7,18 
7,31 
7,37 
8,05 
8,78 
9,61 
8,86 
7,13 
6,82 
6,76 
6,82 
6,93 
7,18 
7,43 
1,35 
1,40 
I ,32 
1,42 
1,43 
1,42 
I ,38 
1,36 
1,38 
1,36 
I ,38 
1,37 
1,37 
1,37 
1,42 
1,41 
1/45 iSi C ~ S  = 1,39 
1,42 
CALCUL DU PARAMETRE ß : RESULTATS 
ß N'TUBES ß TUBES 
11 89 1 83 
3 89 
4 87 
5 92 
12 93 
13 90 
16 90 
17 a7 
2 93 
14 88 
15 87 
6 94 
7 99 
18 85 
19 83 
8 87 
9 87 
10 87 20 82 Kß=9O 
6 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
I 
1 
I 
1 
I 
I 
I 
RESULTATS DES MESURES a 
Horizon Valeur a 
0-20 
80-1 O0 
160-1 80 
240-260 
320-340 
14,OO 
13'62 
13'83 - 
13,79 M = 13,78 
i 3,a7 
Equation de la droite d'étalonnage 
N = a H v + ß  
où 
N : est le comptage neutronique 
a : pente de la droite déterminée par Ca 
Hv : Humidité volumique 
ß : ordonnée à l'origine calculée 
soit 
N = 13,78Hv+90 
OÙ HV = 0,0726 N - 6,53. 
Compte tenu de l'homogénéité du terrain sur tous les profils une 
seule equation sera appliquée pour l'ensemble des deux sites de mesure. Seul 
l'horizon de surface 0-25 cm devra être affiné par des mesures Zì différentes 
humidités. L'étalonnage effectué ici a été réalisé avec une faible humidité. 
De nouveaux prélèvements devront être effectués en saison humide. 
L'IRHO envisage la mise en place d'un dispositif de trois tubes à 3'70 m 
afin d'étudier Zì l'aide de la sonde 2i neutrons la vitesse d'infiltration de l'eau. 
Après saturation, une cinétique de ressuyage sera effectuée afin de 
déterminer la capacité de retention du sol. 
7 
Da 
U T I L I S A T I O N  DE L A  SOLO 4 0  (NARDEUX) 
Exemple de profil 
2 :  8 11 86118h44m 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
Num. de CODE: 100 
+++++++++++++++++ 
SOLO 40 BLOC; NEUTRON 
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
REFERENCE NEUTRON COMPENSEE __-_-___________________________ 
No.de Tube: O Ordre: O Date: 2 11 86/14h23m 
Comptage R e e l  (CIS) K REFERENCE 
545 1,84 1003 
No.de Tuber 12 O r d r e :  32 D a t e :  7 11 86/13h3Om Zone:2 
1 15 
2 2 5  
3 35 
4 45 
5 55 
6 6s 
7 7 5  
8 8 s  
9 9s 
10 105 
11 115 
12 125 
13 135 
14 145 
15 155 
16 165 
17 175 
18 185 
19 195 
20 205 
21 215 
22 225 
23 235 
24 245 
25 255 
26 265 
27 275 
28 285 
29 295 
30 305 
31 315 
32 325 
33 335 
34 345 
35 355 
No P.cs Comptage HV.X O 10 20 30 40  50 St." !..!..!.!.I ....!....! .... ! >  
21 
170 14,O : 
192 15,6 * 
21 1 
23 1 
243 
242 
242 
23 1 
. 219 
221 
223 
234 
237 
242 
250 
254 
257 
253 
256 
249 
252 
253 
245 
236 
225 
223 
218 
218 
22 1 
224 
233 
24 1 
247 
252 
26 1 
17.0 : 
18,s : 
19,4 : 
19.4 : 
19.4 : 
17.1 : 
17.8 : 
17.9 : 
18.8 : 
19,O : 
19.4 : 
20.3 
18,s : 
20.0 : 
20,s : 
20,2 : 
20.1 ; 
20.2 : 
20.4 
19.9 
19,6 : 2 
18,9 : 
18.1 : 
17,9 : 
17,6 
17.6 : 
17,8 : 
18.0 
18,7 : 
19.3 
19.7 : 
20,l : 
20.8 : 
I
* 
* * 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
35 
52 
70 
89 
108 
128 
147 
115 
182 
200 
219 
238 
257 
277 
297 
317 
338 
358 
378 
398 
418 
438 
458 
476 
494 
512 
530 
547 
565 
584 
603 
622 
642 
663 
Références 
COUCHAT P. (1974). Mesure neutronique de l'humidité des sols. 
MOUTONN ET P. (Communication person nelle). 
MARINI P. (Communication personnelle). 
COUCHAT P., MARCESSE J. (1975). The measurment of thermal neutron 
constants of the soil. Application to the calibration of neutron moisture 
gauges and the pedological study of soil. 
Conf. on nuclear cross sections and technology, Washington. 
MARCESSE J. (1967). Détermination in situ de la capacité de rétention d'un sol 
au moyen de I'humidimètre à neutrons. 
AlEA Vienne 1967. "lsot. and rad. techniques in soil physics and 
Thèse, Toulouse. 
1 
!I 
I 
U irrigation studies". 
I' 
1 9  
8 


Mesure de l'humidité des sols : évaluation de la consommation en eau sous couvert de cocotiers à Port-Bouët (IRHO) ; étalonnage neutronique des sols

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