Mouvement de l'eau dans la zone non-saturée

Les mouvements d'eau dans le sol, leur direction et leur importance sont naturellement fonction des différences d'énergie dans le sol - déplacement du point à énergie élevée vers le point à énergie faible. La loi de Darcy en milieu saturé, q = -K grad H, devient en milieu non- saturé: q = -K(() grad H. Comme on l'observe sur la figure 58b, la conductivité ou la perméabilité varie en fonction de (. Une faible diminution de ( induit une décroissance très rapide de K; la relation K = f (() n'est donc pas linéaire. Sachant que la succion ( varie également en fonction de (, la loi de Darcy en milieu non-saturé peut aussi s'écrire: q = -K(() grad (h - z) avec h fonction aussi de ( Dans l'étude de la zone non saturée on place le niveau de référence au sol avec z positif vers le bas. Ainsi, calculer les déplacements de l'eau dans le sol implique que l'on connaisse les fonctions caractéristiques du milieu: h(() et K((), figure 58. C'est en appliquant la loi de Darcy en milieu non-saturé que l'on peut évaluer les flux d'eau pénétrant ou s'évaporant d'une nappe à travers la zone non-saturée d'un sol. Freeze a bien illustré l'évolution de la teneur en humidité, de la pression et de la charge hydraulique grâce à une simulation numérique classique, figure 62. Les mesures directes du flux d'alimentation, en tentant de l'intercepter par des lysimètres enterrés sont très difficiles à réaliser, en particulier à cause de la rupture de la continuité hydraulique, figure 63. Cette rupture de la continuité hydraulique a bien sûr également lieu de manière naturelle, par exemple avec la présence d'une couche grossière perméable intercalée horizontalement dans un sol plus fin. Dans ce cas, on observe le paradoxe de la couche très perméable qui non seulement ne joue pas le rôle de drain mais au contraire est une barrière hydraulique. La représentation précise des directions des lignes d'écoulement au contact entre la zone non-saturée en phase d'alimentation et la zone saturée est très difficile à représenter. Sur la figure 63b, Freeze représente le réseau théorique sur la base de valeur de la charge hydraulique H et de 1a pression h en tenant compte de la teneur en eau ( et de la conductivité hydraulique K. Si la zone non-saturée n'alimente pas la zone saturée, la surface piézométrique peut devenir sub-horizontale loin des exutoires et les lignes de courant lui seront parallèles.