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De la tomographie de résistivité électrique à la teneur en eau : développement d'une approche ensembliste
Bertille Loiseau  1, *@  , Simon Carrière  1, 2@  , Nicolas Martin-Stpaul  3@  , Rémi Clément  4@  , Cédric Champollion  5@  , Vincent Mercier  6@  , Julien Thiesson  2@  , Sylvain Pasquet  7, 8@  , Claude Doussan  6@  , Thomas Hermans  9@  , Damien Jougnot  7@  
1 : Hydrosciences Montpellier
Institut de Recherche pour le Développement, Institut National des Sciences de l'Univers, Centre National de la Recherche Scientifique, Université de Montpellier, Institut national des sciences de l\'Univers
2 : Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols
Ecole Pratique des Hautes Etudes, Institut National des Sciences de l'Univers, Sorbonne Université, Centre National de la Recherche Scientifique
3 : Ecologie des Forêts Méditerranéennes
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement
4 : Réduire, valoriser, réutiliser les ressources des eaux résiduaires
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement
5 : Géosciences Montpellier
Institut National des Sciences de l'Univers, Centre National de la Recherche Scientifique, Université des Antilles, Université de Montpellier
6 : UMR 1114 EMMAH
INRAE
7 : Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols
Ecole Pratique des Hautes Etudes, Institut National des Sciences de l'Univers, Sorbonne Université, Centre National de la Recherche Scientifique
8 : Observatoire des sciences de l'univers Ecce Terra [Paris]
École normale supérieure - Paris, Institut National des Sciences de l'Univers, Sorbonne Université, Centre National de la Recherche Scientifique
9 : Ghent University [Belgium]
* : Auteur correspondant

La tomographie de résistivité électrique (ERT) est de plus en plus utilisée pour étudier les processus hydrologiques souterrains. Elle présente un potentiel prometteur pour estimer la teneur en eau du sol, une propriété essentielle mais difficile à quantifier. Cependant, la conversion de la résistivité électrique en teneur en eau reste complexe, car elle repose sur des relations non linéaires fortement dépendantes des conditions locales du sol. Cette situation encourage le développement de nouvelles approches visant à améliorer les estimations tout en facilitant l'évaluation des incertitudes.

Dans ce contexte, nous proposons une méthode innovante appelée Ensemble Approach ERT (EA-ERT), qui consiste à construire un modèle d'ensemble de la résistivité électrique du sous-sol, calibré à partir de données in situ, puis à le convertir en une distribution spatiale de la teneur en eau. Cette approche combine des données temporelles d'ERT avec des mesures ponctuelles in situ de la teneur en eau. Elle permet i) de contourner le problème du choix des paramètres d'inversion en évaluant la performance d'un grand nombre de modèles, (ii) de fournir une estimation des incertitudes du modèle final via la dispersion entre les modèles combinés, et (iii) de convertir les données de résistivité électrique en teneur en eau.

La méthode EA-ERT a été appliquée sur un site agricole relativement homogène situé à Avignon dans le sud de la France. Le site est caractérisé par un champ de blé implanté sur un sol argilo-limoneux et dispose d'un jeu de données conséquent. Un modèle d'ensemble de la résistivité électrique, issu de la combinaison de plusieurs inversions, a été sélectionné puis converti en teneur en eau. Les résultats montrent de faibles écarts entre la teneur en eau estimée avec l'ERT et les mesures réalisées avec des sondes à neutrons. Des zones d'incertitude élevée ont pu être identifiées. La méthode EA-ERT constitue une solution robuste et automatisable pour convertir les données d'ERT en paramètres d'intérêt contribuant à améliorer la surveillance et la compréhension des processus hydrologiques et écohydrologiques au sein de la zone critique.



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