La Californie est la plus grande région productrice de fraise en Amérique du nord et cette production ne serait pas possible sans irrigation. Toutefois, les ressources en eau sont limitées dans cette région et la qualité des eaux souterraines est menacée par le lessivage des nitrates. Dans ce contexte, il est essentiel d’optimiser la gestion de l’irrigation afin d’économiser l’eau et de limiter le lessivage tout en maintenant le même niveau de productivité. Des travaux antérieurs ont démontré que le rendement était maximal avec une gestion humide par tensiométrie avec un seuil de -10 kPa, mais l’efficacité d’utilisation de l’eau (EUE) n’est pas maximisée. Des gains d’efficacité pourraient être obtenus en utilisant un seuil plus sec lorsque les besoins en eau de la plante sont plus faibles. Le premier volet de cet ouvrage consistait à comparer différentes stratégies d’irrigation de déficit à une gestion humide et à une gestion conventionnelle de l’irrigation. Des augmentations significatives de l’EUE ont été obtenues avec l’irrigation de déficit sans diminution de rendement significative comparativement à la gestion humide. Toutefois, ces régies tendaient à diminuer le rendement de 0 à 3 % et comme le prix du produit est élevé, il serait pertinent dans des travaux futurs de vérifier si cette tendance de baisse du rendement se confirme. De plus, la gestion par tensiométrie a diminué le lessivage comparativement à la gestion conventionnelle puisque cette technologie permet un ajustement plus précis du temps d’irrigation afin de limiter la perte d’eau et de nutriments au-delà de la zone racinaire. Le deuxième volet visait à mesurer l’impact de différentes régies d’irrigation sur la salinité du sol et à vérifier si la conductivité électrique (CE) de la solution du sol était un indicateur fiable pour suivre la concentration de nitrate dans le sol. Différentes régies d’irrigation basées sur le potentiel matriciel du sol ont été comparées à des régies basées sur l’évapotranspiration et à la régie conventionnelle du producteur. Aucune différence significative n’a été observée sur les deux sites, tous les traitements ont subi une hausse de salinité pendant la saison, mais les pluies hivernales ont été suffisantes pour lessiver cette accumulation de sels. La régie d’irrigation de déficit par tensiométrie ne présente donc pas de risque d’augmentation de salinité dans le sol comparativement à une gestion humide. De plus, la CE du sol s’est avérée inefficace pour estimer la concentration en nitrate du sol puisque la contribution de l’ion nitrate est très faible comparativement à d’autres ions naturellement présents dans le sol. / California is the largest strawberry producing region in North America and this productionwould not be possible without irrigation. However, water resources are limited in thisregion and the water quality has become an issue in some growing areas due to nitrateleaching. Therefore, it appears essential to optimize the irrigation management to savewater and to limit the leaching of nutrients without decreasing fruit productivity. Previousworks have shown that maximum yield is obtained under wet irrigation managementconditions (i.e. irrigation being initiated when a soil matric potential threshold of -10 kPawas exceeded), but the water use efficiency (WUE) is not maximized. WUE could beimproved by using drier thresholds when the water need of the plant is lower.The first chapter aimed to compare different deficit irrigation strategies to wet managementand to conventional grower management. Significant increases in WUE were obtainedusing deficit irrigation compared to wet management (-10 kPa) without any significantimpact on fruit yield. However, deficit irrigation tended to decrease fruit yield by 0 to 3 %and given the high value of the strawberry product, it would be relevant to verify whetherthis trend of yield loss is confirmed. Moreover, using a predetermined soil water potentialthreshold to manage irrigation more efficiently could reduce the water leaching comparedwith conventional grower management as this technology allows a finer adjustment ofirrigation period and therefore limits the loss of water and nutrients beyond the root zone.The second chapter aimed to measure the impact of different irrigation strategies on soilsalinity and to determine whether the electrical conductivity (EC) of the soil solution was anappropriate indicator to follow the concentration of nitrates in the soil. Different irrigationmanagements based on soil water potential were compared with irrigation managementbased on evapotranspiration (ET) and with conventional grower management. Nosignificant difference was observed among treatments on both sites, as all five irrigationstrategies resulted in a salinity build-up over the season, but winter rainfalls were sufficientto leach the salt accumulation from the root zone. Thus, tension-based deficit irrigationmanagement does not represent a risk of increasing the soil salinity. Furthermore, the ECof the soil turned out to be inadequate to assess the nitrate concentration in the soil sincethis ion did not have a great impact on the soil salinity compared with other ions naturallypresent in the soils investigated.

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La caractérisation du comportement des sols d’infrastructure est très importante pour le dimensionnement et la longévité d’une structure de chaussée. Certaines propriétés mécaniques des sols d’infrastructure, comme la déformation et le module réversible, sont obtenues en effectuant des essais triaxiaux de laboratoire. Ces essais, bien que plus précis, sont longs et coûteux à réaliser. Une des alternatives à ces essais est l’utilisation d’équipements portatifs, utilisables sur le terrain. L’un de ces équipements est le déflectomètre portable. C’est un appareil de mesure in situ de la déflexion, qui permet également de mesurer un module de déformation dit « élastique ». En se servant des historiques de charge et de déflexion également obtenus durant les essais, certains paramètres permettant d’évaluer la viscoélasticité des sols peuvent être déterminées. Le but de ce projet est donc de caractériser le comportement des sols d’infrastructure de chaussée en se basant sur l’hypothèse d’un comportement viscoélastique. Les essais de déflexion ont été effectués sur trois sols typiques du Québec, à différents états de saturation et de contraintes. À partir des résultats obtenus, un modèle de prédiction du module de déformation du déflectomètre a été mis en place. La réponse du matériau en fonction de la fréquence de chargement a également été évaluée. Pour cela, des essais triaxiaux de mesure de la déformation en fonction de la fréquence ont été effectués sur les mêmes sols et dans les conditions physiques les plus proches possibles de celles des essais de déflexion. En combinant les résultats des essais de déflexion avec ceux des essais triaxiaux, le modèle de Burger a été utilisée, dans les cas applicables, pour modéliser la réponse des matériaux en fonction du temps d’application de charge. / The characterization of subgrade soils’ behaviour is very important for the design and longevity of a pavement structure. Some mechanical properties of subgrade soils, such as their resilient modulus and sensitivity to deformation, are obtained by performing triaxial laboratory tests. Those tests are more precise but long and expensive to perform. One of the alternative solutions to those tests is the determination of these parameters by means of portable equipment, usable in the field. One of those equipment is the Light Weight Deflectometer (LWD), an in-situ deflection measuring device, which also measures an «elastic » modulus. Using the load and deflection histories, also measured during the tests,viscoelastic parameters can be determined. The purpose of this project is to characterize the behaviour of the subgrade soils, with the assumption of viscoelasticity. Deflection tests were performed on three typical soils from the Quebec province, with different saturation and stress levels. From the results, a prediction model of the modulus was established. The material response, depending on the load frequency, was also evaluated. To do so, triaxial tests were performed on the same soils and in the closest physical conditions to the deflection tests. By combining the results from both tests, Burger’s model was used, where applicable,to model the time dependant response of the material.

Le présent mémoire est produit dans le cadre d’un projet de synthèse sur les étalements. Ces glissements de terrain ont grandement été étudiés depuis le début des années 2000 sous forme d’études de cas et par la modélisation numérique de l’initiation et de la propagation de la rupture en termes de rupture progressive. Une synthèse des caractéristiques de ces glissements est maintenant nécessaire pour mieux comprendre leur développement. Une compilation de 14 cas d’étalement dans les argiles sensibles a été réalisée sous forme de synthèse qui comprend l’analyse des caractéristiques de la pré-rupture, de la rupture et de la post-rupture. Les données analysées sont principalement géométriques, géomorphologiques et géotechniques. Une méthodologie de la compilation des paramètres étudiés a été développée pour assurer la répétabilité des mesures. Deux cas d’étalements sont présentés et ils viennent appuyer la méthodologie. L’analyse des caractéristiques de la pré-rupture de talus où des étalements sont survenus fait ressortir des plages de valeurs de hauteurs et d’inclinaisons des talus assez faibles. L’analyse des données géotechniques montre que les étalements surviennent dans tous les types de sols argileux provenant des anciennes mers postglaciaires. L’analyse des caractéristiques de la post-rupture est principalement axée sur la géomorphologie des débris. Les horsts présentent des angles en pointes approchant 60°, ce qui indique une rupture active du dépôt d’argile. Cette étude démontre une possible relation entre le nombre de horsts et la hauteur du talus avant la rupture. Des relations avec d’autres paramètres morphologiques ont aussi été explorées. Cette synthèse met en évidence la complexité d’identifier des conditions particulières prédisposant aux étalements et les aspects restant à approfondir / This thesis is produced as part of a project focusing on spreads. These landslides have been extensively studied since the early 2000s with case studies and by numerical modeling of the initiation and propagation of failure in terms of progressive failure. A synthesis of the characteristics of these landslides is now necessary to better understand their development. A compilation of 14 cases of spreads in sensitive clays was carried out in the form of a synthesis which includes the analysis of the characteristics of the pre-rupture, the rupture and the post-rupture. The analyzed data are mainly geometrical, geomorphological and geotechnical. The compiled parameters follow a methodology to ensure the repeatability of the measurements. Two cases are also presented which support the methodology. The analysis of the characteristics of the pre-failure of the slope where spreads have occurred shows that ranges of values of heights and inclinations are quite low. Analysis of geotechnical data shows that spreads occur in all types of clay soils from former postglacial seas. The analysis of post-rupture characteristics is mainly focused on the geomorphology of debris. The horsts have tip angles around 60 °, which indicate active failure. This study seems to show a relationship between the number of horsts and height of the slope before the failure. Relationships with other morphological parameters have also been explored. This synthesis highlights the complexity of identifying particular conditions predisposing to spread and several aspects remaining to be explored.

Dans le contexte actuel de réchauffement climatique, les impacts de ces changements climatiques se font déjà ressentir dans les régions subarctiques telles qu’à Umiujaq au Nunavik (Québec) dont notamment la dégradation du pergélisol. Les processus physiques à l’origine de cette dégradation demeurent peu documentés. L’objectif principal du projet de recherche est d’étudier l’impact de la variabilité spatiale des conditions de surface sur la dégradation du pergélisol. Pour atteindre cet objectif, des photographies infrarouges de buttes de pergélisol à Umiujaq ont été prises pour identifier les conditions de surface caractéristiques du site d’étude. Selon ces différentes conditions, trente-cinq sondes autonomes de température ont été enfouies sous la surface du sol pour assurer un suivi horaire des variations de température de surface. Les relations entre les températures de surface et la température de l’air montrent que les conditions de surface contrôlent de manière significative la transmission de la chaleur à l’interface air-sol et le régime thermique du pergélisol permettant l’identification d’une séquence de dégradation du pergélisol (en ordre décroissant : ostioles, lichens et mousses, développement de mares de themokarst et arbustation). Les suivis des températures de surface et de l’air ont été utilisés pour contraindre un modèle numérique qui simule la transmission de chaleur par conduction et advection dans le pergélisol. Ce modèle a été soumis à une période d’entraînement et à la variabilité climatique récente. Différents scénarios de réchauffement climatique, de développement d’une mare de thermokarst ainsi que d’invasion de la végétation ont été ensuite considérés. Les résultats des simulations démontrent que la modification des conditions de surface peut entraîner une augmentation des températures de la butte de pergélisol jusqu'à 1,5 °C, la migration de la base du pergélisol jusqu’à 4 m vers la surface et la diminution de l’extension de la butte de pergélisol jusqu’à 7 m. / In the current context of global warming, the impacts of climate change including permafrost degradation are already being felt in subarctic regions such as Umiujaq in Nunavik (Quebec). The physical processes causing this degradation are poorly documented. The main objective of the research project is to study the impact of the spatial and temporal variability of surface conditions on heat transfer at the airsurface interface as well as on permafrost degradation. To achieve this objective, infrared photographs of several permafrost mounds at Umiujaq were taken to identify the characteristic surface conditions of the study site. Based on these different conditions, thirty-five autonomous temperature probes were buried below the ground surface to monitor surface temperature variations on an hourly basis. The relationships between the surface temperatures and air temperature show that the surface conditions significantly control heat transfer at the air-surface interface as well as the thermal regime of the permafrost allowing the identification of a permafrost degradation sequence (in decreasing order : mudboils, lichens and mosses, development of thermokarst lakes and shrubbification). This monitoring of air and surface temperatures was used to constrain a numerical model of advectiveconductive heat transfer in permafrost terrain. A training period was first considered and then the observed climate variability was reproduced in the model. Different scenarios of global warming, formation of a thermokarst pond and vegetation invasion were considered. Simulated results show that changes in surface condition can result in an increase of temperatures in the permafrost mound up to 1.5 °C, the migration of the permafrost base up to 4 m towards the surface and a decrease in the extent of the permafrost mound up to 7 m.

Le transport de solutés est gouverné par le flux de l’eau dans la zone non saturée du sol. Ces substances chimiques peuvent migrer jusqu’à atteindre la nappe phréatique et contaminer les ressources en eau disponibles. De ce fait, l’application de l’eau et des fertilisants aux cultures doit se faire de manière à minimiser ses répercussions sur l’environnement. La modélisation numérique constitue un outil puissant pour optimiser les régimes hydriques et nutritifs dans le sol en production agricole. L’objectif de ce travail est de comprendre les processus de transport des solutés induits par l’irrigation de surface et dans les sols sableux à fort drainage des champs de canneberges. Il veut aussi simuler différentes conditions climatiques et tester leurs influences sur le transport des solutés.Trois expériences de transport de KBr ont été menées de manière similaire en laboratoire, dans un simulateur de drainage. Des lysimètres à succion et des tensiomètres installés à différentes profondeurs dans le simulateur ont permis respectivement de collecter les lixiviats et de mesurer le potentiel de l’eau du sol. Un modèle analytique de fonction de transfert convectif lognormale et le modèle numérique Hydrus-2D ont été utilisés pour analyser les données mesurées. Les modèles fournissent de très bonnes performances pour la simulation du transport de bromure avec des valeurs de R! > 0,70 et des erreurs de simulation acceptables en termes de RMSE. Le modèle de fonction de transfert indique qu’environ 230 mm d’eau est nécessaire pour déplacer un front de bromure de la surface du sol jusqu’à une profondeur de 100 cm. Le modèle Hydrus-2D a pu simuler avec succès les différents scénarios climatiques et montre que les scénarios les plus humides influencent beaucoup plus la migration des solutés. Pour tous les scénarios testés, aucun cas de lessivage n’a été enregistré hors du profil de sol. / Solutes transport is governed by the flow of water in the unsaturated zone of the soil. These chemicals can migrate to the water table and contaminate available water resources.Therefore, the application of water and fertilizers to crops must be done in a reasonable manner in order to minimize its impact on the environment. Mathematical modeling is a powerful tool for optimizing water and nutrient regimes of the soils in agricultural production. The objective of this work is to understand the solute transport processes induced by surface irrigation in sandy soils with high drainage of cranberry fields. A second objective is to simulate different climatic conditions and test their influences on the transport of solutes. Three KBr transport experiments were carried out in a similar way in the laboratory, in a drainage simulator. Suction lysimeters and tensiometers installed at different depths in the simulator made it possible respectively to collect the leachate and to measure the potential of the water soil water. A lognormal convectif transfer function analytical model and the Hydrus-2D numerical model were used to analyze the measured data. The models provide very good performance for the simulation of bromide transport with values of R! > 0.70 and acceptable simulation errors in terms of RMSE. The transfer function model indicates that approximately 230 mm of water is required to displace abromide front from the soil surface to a depth of 100 cm. The Hydrus-2D model was able to successfully simulate the different climate scenarios and shows that the wet test scenarios have a much greater influence on the migration of solutes. For all the scenarios tested, no case of leaching was recorded outside the soil profile.

Thèse doctorat : Sciences et Techniques du Déchet : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 265-276.

Thèse doctorat : Sciences et Techniques du Déchet : Villeurbanne, INSA : 2000. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 227-241.

Thèse doctorat : Sciences et Techniques du Déchet : Villeurbanne, INSA : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 183-193. Glossaire.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Fonctionnement des écosystèmes et agrosystèmes : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 201 réf.