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FOCUS sur la plateforme O-ZNS (Observatoire des transferts dans la Zone Non Saturée)

La plateforme O-ZNS est l’une des sept plateformes du programme PIVOTS (programme détaillé dans notre fil d’actualité du 30 juin 2017). Elle s’intéresse aux transferts d’eau et de solutés au sein de la zone non saturée (ZNS), zone du sous-sol comprise entre la surface du sol et le toit de la nappe d’eau souterraine.
Notre équipe est allée à la rencontre de deux de ses représentants le 18 juillet dernier : Arnaud ISCH, Ingénieur de recherche au CNRS et responsable de la plateforme O-ZNS, et Carlos ALDANA, doctorant sur la plateforme et dont le sujet de thèse porte sur l’étude des propriétés de transfert de la zone non saturée, avec une application aux calcaires aquitaniens de l’aquifère de Beauce.
C’est ainsi que nous avons commencé par une visite du chantier de la future infrastructure qui sera prochainement creusée au cœur de la Beauce, et plus précisément à Villamblain (45310, lieu-dit Les Hôtels). Celle-ci va consister en un puits d’accès de grande profondeur (~ 20 m) et suffisamment large (diamètre ~ 3-4 m) pour permettre l’instrumentation de l’ensemble de la ZNS jusqu’à la nappe de Beauce, à l’aide de différents capteurs et échantillonneurs. Le double objectif sera ainsi de comprendre et de quantifier les processus de transfert dans la ZNS en contexte agricole, mais également d’évaluer la performance des instruments de mesures et des échantillonneurs qui équiperont le puits, en conditions réelles de terrain et sur de longues durées.
Selon A. Isch et C. Aldana, le choix du site pour l’emplacement du futur puits a été réalisé en se basant sur des critères géologiques, hydrogéologiques et agronomiques bien précis, tout en s’appuyant sur l’accord de l’agriculteur propriétaire de la parcelle (M. Richard) ainsi que sur les résultats des études déjà réalisées à proximité de la zone d’intérêt.

A. Isch nous a expliqué que le creusement du puits d’accès en ZNS nécessite la mise en place d’études préalables qui ont débutées courant mars 2017. Celles-ci comprennent :
- des investigations géotechniques, avec le prélèvement d’échantillons intacts à l’aide de sondages carottés et la réalisation d’un essai pressiométrique permettant d'obtenir les caractéristiques mécaniques du sol au centre du futur puits,
- des mesures géophysiques, comprenant notamment la réalisation d’imageries de paroi, de diagraphies (gamma-ray, gamma-gamma et neutron) et de tomographie électrique entre forages, permettant l’obtention d’informations sur la lithologie et les caractéristiques physiques (densité, porosité, résistivité, etc…) des matériaux qui composent la ZNS,
- des essais en laboratoire, avec l’exécution d’essais d’identification et de caractérisation du sol et des matériaux rocheux et comprenant ainsi les objectifs de la thèse de C.Aldana.
C’est dans ce cadre que la visite s’est poursuivie au laboratoire de physique des sols de l’ISTO (Institut des Sciences de la Terre d’Orléans), où C. Aldana nous a détaillé les différentes avancées de sa thèse débutée le 01 octobre 2015.
Ainsi, après un important travail bibliographique réalisé en amont et validé par des spécialistes dans les différents domaines scientifiques et techniques concernés, C. Aldana a mis en place un dispositif original permettant la détermination des propriétés hydriques d’échantillons de sols et de roches. Ce dispositif repose sur le couplage d’un système triaxial à paroi flexible avec (i) la méthode du perméamètre à charge constante pour mesurer la conductivité hydraulique à saturation des échantillons ; (ii) la méthode du débit d’extraction pour la mesure des propriétés de rétention en eau et de conductivité hydraulique en condition insaturée des mêmes échantillons.

En fin de visite, A. Isch nous a rappelé que les résultats attendus à l’issue des études mises en place permettront de mieux appréhender les problématiques abordées à partir de septembre 2017 et préalables au creusement du puits d’accès en ZNS. Celles-ci comprennent notamment la caractérisation de la zone influencée par le creusement du puits ainsi que le choix du revêtement de la paroi et de la méthode de creusement.
L’équipe qui nous a reçu continue donc ses travaux jusqu’à la réalisation du puits d’accès en ZNS, prévue pour début 2019, et sera l’interlocutrice privilégiée de toutes les entreprises souhaitant s’inscrire dans les futurs études et/ou projets portés par la plateforme O-ZNS.

Pour plus d’informations sur PIVOTS et l’ensemble des plateformes innovantes de la métrologie environnementale : https://www.plateformes-pivots.eu/
Ou contactez le responsable de la plateforme : Arnaud ISCH, arnaud.isch@cnrs-orleans.fr

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