Modification de l'espace poral des croûtes de surface sous l'action des pluies et conséquences sur l'infiltrabilité

Both porosity and infiltrability of crusted topsoils decrease under repeated rainfall. The aim of this work was to analyse crust porosity in the dry and wet states using the distinction of pore space between textural and structural porosity. Crusts were obtained by subjecting a swelling silty-clay soil to simulated rainfall with total kinetic energy KE ranging from 70-340 J m-2. Crust porosity was determined by three methods: densimetry in the dry state and at a pressure head of h = -0.1 m, water retention with h ranging from -0.1 to -10 m and mercury porosimetry at dry state. Infiltrability was measured by the drip water method. Crust bulk density (g cm-3) increased with KE, from 1.58 to 1.70 in the dry state and from 1.35 to 1.42 for h = -0.1 m, the greatest values approaching the textural bulk density boundary values. Both mercury porosimetry and water retention methods showed that the structural pore volume was reduced, on the whole by 60%, when KE increased. Meanwhile, infiltrability was found to be reduced by a factor of 10. Kozeny’s equation was used to link infiltrability variation to crust structural porosity and it was pointed out that dry and wet structural pore spaces are different.

Les croûtes de surface des sols cultivés voient leur porosité et leur infiltrabilité évoluer avec les pluies. L’objectif de ce travail est d’analyser leur porosité à différents états hydriques en utilisant les notions d’espace poral textural et structural. Les croûtes sont réalisées en appliquant à un sol limono-argileux gonflant des pluies d’énergie cinétique totale KE allant de 70 à 340 J m-2. Leur porosité est caractérisée par i) densimétrie à sec et à l’état humide à la pression h = -0,1 m, ii) rétention en eau pour h allant de -0,1 à -10 m, iii) porosimétrie au mercure à l’état sec. L’infiltrabilité est mesurée par la méthode de la tache saturée. La masse volumique de la croûte (g cm-3) croît avec KE, de 1,58 à 1,70 à sec, de 1,35 à 1,42 pour h = -0,1 m, les valeurs maximales s’approchant des valeurs limites données par la masse volumique texturale. La porosimétrie et la rétention en eau montrent conjointement que seul le volume des pores structuraux s’abaisse, de 60 % au total quand KE augmente, l’infiltrabilité se réduisant d’un facteur 10. L’équation de Kozeny permet de relier cette variation à celle de la porosité structurale des croûtes et souligne que la géométrie de l’espace poral structural varie avec son état hydrique.