Drying and wetting characteristics of a two-layer soil column

摘要

The drying and wetting characteristics of a two-layer soil column consisting of a 50 cm thick soil mixture over a 50 cm thick gravelly sand were investigated in this study. A series of infiltration tests were conducted in the laboratory through an infiltration column apparatus equipped with a tensiometer-transducer system, time-domain reflectometry, and water flow measurement system. Numerical analyses were performed using a finite element model to simulate water infiltration into the laboratory model under steady-state and transient conditions. The experimental data and numerical simulation results showed that static nonequilibrium profiles of pore-water pressure head were developed in the gravelly sand shortly after a drying process was started. The low unsaturated permeability of the gravelly sand resulted in a delay in downward water flow into the lower soil layer during a wetting process portion of the rainfall test.Key words: drying and wetting characteristics, soil column, infiltration, numerical analyses, soil-water characteristic curve, permeability function.Dans cette étude, on a étudié les caractéristiques de séchage et de mouillage d'une colonne de sol à deux couches comprenant un mélange de sols de 50 cm d'épaisseur reposant sur une couche de 50 cm de sable graveleux. On a réalisé une série d'essais de percolation en laboratoire au moyen d'un appareil de percolation constitué d'une colonne instrumentée avec un système de tensiomètre-capteur, une sonde d'humidité TDF, et un système de mesure de débit. Des analyses numériques ont été réalisées au moyen d'un modèle en éléments finis pour simuler la percolation de l'eau dans le modèle en laboratoire dans des conditions permanentes et transitoires. Les données expérimentales et les résultats de la simulation numérique ont montré que des profils statiques non-équilibrés de la tête de pression interstitielle se sont développés dans le sable graveleux peu après que le processus de séchage ait débuté. La faible perméabilité non saturée du sable graveleux a résulté en une retard dans l'écoulement de l'eau vers le bas dans la couche inférieure de sol durant une portion du processus de séchage de l'essai de pluie.Mots-clés : caractéristiques de mouillage et de séchage, colonne de sol, percolation, analyses numériques, courbe caractéristique sol-eau, fonction de perméabilité.[Traduit par la Rédaction]