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Modélisation de la propagation de micro-ondes dans le sol afin d'obtenir un profil hydrique par réflectométrie temporelle

Todoroff P.. 1998. Saint-Denis : Université de la Réunion, 127 p.. Thèse de doctorat -- Sciences physiques et agronomie.

L'accès aux profils hydriques de sol est essentiel en agronomie et en hydrologie pour connaître l'état de la réserve en eau utilisable par les plantes et les transferts hydriques dans la zone non-saturée. Les techniques de mesures sont aujourd'hui encore très lourdes en main d'oeuvre et peu pratiques. Nous développons une méthode permettant de calculer le profil hydrique à partir de la courbe de signal réfléchi enregistrée par réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) le long de guides d'onde (en général deux tiges métalliques parallèles pouvant mesurer jusqu'à 1 m) enfoncées dans le sol depuis la surface. Nous modélisons dans un premier temps la propagation monodimensionnelle du signal émis par le réflectomètre dans un milieu stratifié donné, de caractéristiques diélectriques supposées stationnaires et lentement variables le long des guides. Nous aboutissons à un modèle temporel discret de calcul de courbes de signal réfléchi à partir d'un profil hydrique donné. Ce modèle simule remarquablement bien les résultats en milieux contrôlés de notre réflectomètre. Notre objectif étant inverse, nous avons exploré deux voies pour l'atteindre : l'inversion du modèle de simulation, basée sur un algorithme de "layer-peeling", et l'identification du profil via l'optimisation des paramètres d'entrée du modèle de simulation par algorithme génétique. Ces deux solutions donnent des résultats très satisfaisants en milieux contrôlés malgré les défauts du matériel de mesure mis en évidence. La seconde est plus lourde en temps de calcul mais permet de tenir compte d'un amortissement du signal que nous avons introduit dans le modèle de simulation. La première se révèle cependant presque aussi précise en milieu réel que les mesures d'humidité directes à différentes profondeurs par guides d'onde courts enterrés et permet d'effectuer des bilans et des suivis de profils hydriques remarquablement fiables. (Résumé d'auteur)

Mots-clés : eau du sol; bilan hydrique du sol; instrument de mesure; mesure; méthode; micro-ondes; réflectométrie; régime hydrique du sol; méthode d'optimisation; réunion; france

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