Évaluation des propriétés hydrauliques non saturées par approches semi-analytiques et numériques sur échantillons de sols

非饱和水力特性的评估与半分析方法和太阳光化学数值方法

• 批准号: RGPIN-2020-04495
• 负责人: Caron, Jean
• 金额: $ 3.72万
• 依托单位: Université Laval
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2022-01-01 至 2023-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=765648
• 关键词: valuation; des; propri; hydrauliques; non

Pour faire face à une demande accrue d'environ 70 % en besoins alimentaires d'ici à 2050, l'agriculture doit augmenter sa productivité et les experts sont d'avis que la qualité des sols est la prochaine limite à franchir pour y parvenir. Notre équipe s'est penchée dernièrement sur l'irrigation, mais nos travaux indiquent aussi qu'un facteur encore plus important d'amélioration de la productivité est liée largement à la qualité des sols (drainage, compaction, aération). L'évaluation de cette qualité se fait en partie par la caractérisation des propriétés hydrauliques (ex : aération, conductivité hydraulique saturée et non saturée) de cylindres de sol prélevés au champ. Ces caractérisations hydrauliques sont toutefois onéreuses et difficiles à obtenir au laboratoire et requiert une forte expertise. Des technologies pour mesurer rapidement la teneur en eau, le potentiel matriciel et le débit permettraient aussi d'estimer indirectement les propriétés hydrauliques des sols agricoles avec précision en utilisant des méthodes numériques inverses couplées aux données. Toutefois, les estimations numériques inverses génèrent souvent un nombre infini de solutions ce qui résulte en estimations peu réalistes et peu utiles. Ce programme vise à générer une nouvelle approche numérique inverse utilisant des solutions analytiques en premier lieu pour fournir un premier estimé des propriétés hydrauliques à partir d'observations prises lors d'événements caractéristiques du terrain (drainage, précipitations) et à utiliser ces premiers estimés pour limiter les plages de recherche des paramètres hydrauliques pour une efficacité accrue des méthodes inverses. La première année du projet sera consacrée à la recherche de solutions analytiques associées aux phases de drainage et d'humectation d'un sol saturé ou non saturé, sur des colonnes de sol (organiques, sableux, limoneux et argileux) construites et instrumentées, soumises périodiquement à des événements de drainage et de précipitation pour estimer les propriétés hydrauliques. Les jeux de données obtenues seront analysés en utilisant 1) des calculs classiques par différences finies (profils instantanés) 2) des méthodes numériques inverses (Hydrus), 3) des solutions analytiques ou 4) et 5) à partir de deux autres méthodes utilisant une estimation initiale des paramètres obtenus des solutions analytiques avant le lancement de l'estimation numérique inverse. Une dernière étape consistera à comparer la précision des résultats obtenus et à élaborer un algorithme fiable pour l'estimation des propriétés hydrauliques. L'estimation en temps réel des paramètres hydrauliques constituera une percée scientifique importante, en permettant la mise en place d'une véritable intelligence diagnostique autonome en agriculture de précision, bénéfique pour les firmes d'experts-conseils en agronomie, pour l'utilisation et la conservation des sols et l'accroissement de la productivité de l'agriculture canadienne pour les générations à venir.

面对到2050年粮食生产中环境保护率将提高70%的需求，农业生产必须提高生产率，专家们认为，土壤质量对农民来说是一个很大的限制。Notre équipe s'est penchée dernièrement sur l'irrigation，迈斯nos travaux indiquent aussi qu'un facteur encore plus important d'amélioration de la productivité est liée depriéà la qualité des sols（drainage，compact1n，aération）.这种质量的评估取决于Au champ的压力容器的液压特性（例如：空气、饱和和非饱和的传导性液压）。这些特性液压系统在Au laboratoire和requiert une forte expertise中是非常困难的。利用数值反演方法对土壤水分特性进行间接估算，从而快速测定土壤水分、基质潜力和渗透率的技术。然而，这些数值反演估计通常是一个无穷大的解，它产生的估计是真实的和有用的。该程序主要用于对地形特征（排水、降水）进行观测的水力特性进行初步评估，并利用初步评估结果来限制水力参数研究的范围，以提高反演方法的有效性。该项目首次通过研究与饱和或非饱和土壤排水和湿润阶段相关的分析解决方案，以及土壤（有机物、粘土、柠檬酸和粘土）柱和仪器，以及排水和降水评估的方法来评估水力学特性。利用1）差分分类计算（瞬变剖面）2）数值反演方法（Hydrus）3）解析解或4）等5）两种其他方法，对Navisphere进行数值反演估计之前获得的解析解参数进行初始估计。Une dernière étape consistera à comparer la précision des résultats obtenus et à élaborer un algorithme fiable pour l'estimation des propriétés hydrauliques. L'estimation en temps réel des paramètres hydrauliques constituera une quietée scientifique importante，en permettant la plaque d'une véritable intelligence diagnostique autonome en agriculture de précision，bénéfique for les firmes d'experts-conseils en agricomie，pour l'utilisation et la conservation des sols et l'acroissement de la productivité de l'agriculture canadienne pour les générations à venir.