9. PERM�ABILIT� DU SOL

Plus le sol est perm�able, plus l'eau s'infiltre.
Parfois le sol est si perm�able et l'infiltration si importante qu'il n'est pas possible d'y construire un �tang sans recourir � des techniques sp�ciales de construction. Ces techniques sont le sujet d'un autre volume de la pr�sente collection.

Les sols sont g�n�ralement dispos�s en couches, et souvent la qualit� du sol varie consid�rablement d'une couche � l'autre. Il importe de d�terminer, avant de construire l'�tang, comment se r�partissent les couches perm�ables et imperm�ables. L'�tang doit �tre con�u de fa�on � �viter que le fond soitconstitu� d'une couche perm�able qui laisserait passer trop d'eau dans le sous-sol par infiltration.

Les digues de l'�tang devraient �tre construites avec un sol dont on est s�r qu'il retiendra l'eau. Une fois encore, c'est en fonction de ces crit�res qu'il faudra v�rifier la qualit� du sol.

9.1 Quels facteurs influent sur la perm�abilit� du sol?

De nombreux facteurs influent sur la perm�abilit� du sol. Certains, comme les fissures et les trous, sont tr�s localis�s, et il est difficile de calculer des valeurs repr�sentatives de la perm�abilit� au d�part des mesures faites. Une �tude s�rieuse des profils de sol est indispensable pour v�rifier ces mesures. Mais c'est surtout en observant la texture du sol, la structure, la consistance, la couleur et les taches, la disposition des couches, les pores visibles et la profondeur de couches imperm�ables, telles que lit rocheux et claypan*, que l'on pourra d�cider si les mesures de la perm�abilit� sont vraiment repr�sentatives.

Note. Vous avez d�j� appris que le sol est constitu� d'un certain nombre d'horizons ayant chacun des propri�t�s physiques et chimiques g�n�ralement diff�rentes. Pour d�terminer la perm�abilit� du sol dans son ensemble, il convient d'�tudier chaque horizon s�par�ment.

9.2 La perm�abilit� du sol est li�e � la texture et � la structure du sol

La taille des pores du sol a beaucoup d'importance en ce qui concerne le taux d'infiltration (p�n�tration de l'eau dans le soi) et le taux de percolation (d�placement de l'eau � l'int�rieur du sol). La taille et le nombre des pores d�pendent �troitement de la texture et de la structure du sol et influent �galement sur sa perm�abilit�.

Variation de la perm�abilit� en fonction de la texture du sol

En g�n�ral, plus la texture du sol est fine, plus la perm�abilit� est feble, ainsi que le montrent les tableaux suivants:

Variation de la perm�abilit� en fonction de la structure

La stucture peut influencer consid�rablement les taux de perm�abilit� indiqu�s ci-dessus, comme suit:

Il est de pratique courante de modifier la structure du sol pour r�duire la perm�abilit�, par exemple en culture irrigu�e dans le cas de la mise en boue des rizi�res et dans certains travaux de g�nie civil lors de la compaction* m�canique de barrages de terre. Pour les �tangs piscicoles, on peut effectuer les m�mes op�rations pour r�duire les infiltrations.

Pour les besoins de l'agriculture et de la conservation des terres, les classes de perm�abilit� des sols sont bas�es sur les taux de perm�abilit�. Pour les travaux de g�nie civil, elles sont bas�es sur le coefficient de perm�abilit� (voir tableaux 15 et 16).

Pour les besoins de la pisciculture, il y a deux mani�res de d�crire la perm�abilit� des sols. Ce sont:

• Le coefficient de perm�abilit�.
• Le taux d'infiltration.

Pour d�cider de l'emplacement des �tangs et pour la construction des digues, on utilise g�n�ralement le coefficient de perm�abilit� afin d'�valuer l'aptitude d'un horizon p�dologique particulier.

• On peut construire des digues sans noyau argileux imperm�able avec des sols ayant un coefficient de perm�abilit� inf�rieur � K=1 x 10^-4 m/s.
• Le fond des �tangs peut �tre constitu� de sols ayant un coefficient de perm�abilit� inf�rieur � K = 5 x 10^-6 m/s.

Pour l'am�nagement des �tangs, c'est le taux des fuites par infiltration qu'on utilise le plus souvent:

• Pour la pisciculture commerciale, on consid�re comme acceptable un taux moyen d'infiltration de 1 � 2 cm par jour. En revanche, on devrait prendre des mesures correctives pour r�duire la perm�abilit� du sol quand ce taux est plus important, en particulier quand il atteint ou d�passe 10 cm par jour.

9.4 Mesure de la perm�abilit� du sol au laboratoire

Pour mesurer au laboratoire la perm�abilit� d'un �chantillon de sol intact, on soumet une colonne de sol � des conditions particuli�res, comme la saturation en eau et la pression constante sous eau. Les r�sultats vous seront communiqu�s soit sous la forme de taux de perm�abilit� (voir tableau 15), soit sous la forme de coefficient de perm�abilit� (voir tableau 16).

9.5 Mesure de la perm�abilit� du sol sur le terrain

Pour mesurer la perm�abilit� du sol sur le terrain, vous pouvez utiliser l'un des tests suivants:

• L'�valuation visuelle du taux de perm�abilit� des horizons p�dologiques.
• Un test de terrain simple permettant d'estimer la perm�abilit� du sol.
• Un test de terrain plus pr�cis permettant de mesurer les taux de perm�abilit�.

Evaluation visuelle du taux de perm�abilit� d'horizons p�dologiques

On peut �valuer la perm�abilit� de chaque horizon en �tudiant visuellement les caract�ristiques du sol qui, d'apr�s les p�dologues, ont un rapport �troit avec les classes de perm�abilit�. Le facteur le plus important dans l'�valuation de la perm�abilit� est la structure du sol: son type, son degr�, et les caract�ristiques d'agr�gation comme la relation qui existe entre les dimensions (en longueur et en largeur) des agr�gats et la direction et l'importance du chevauchement.

Ni la texture du sol ni les taches de couleur ne sont des crit�res fiables en soi. Ce sont toutefois des propri�t�s qui, jointes aux caract�ristiques structurales, peuvent aider � estimer la perm�abilit� du sol. Pour �valuer visuellement la perm�abilit� des horizons p�dologiques, proc�dez comme suit:

• Examinez un profil p�dologique frais dans une fosse � ciel ouvert.
• D�terminez les horizons p�dologiques existants.
• A l'aide du tableau 17A, �valuez, en �tudiant attentivement les caract�ristiques structurales du sol, la classe de perm�abilit� � laquelle chaque horizon appartient.
• V�rifiez vos r�sultats en les confrontant aux autres propri�t�s du sol figurant au tableau 17B.
• La gamme des taux de perm�abilit� peut alors �tre obtenue du tableau 15.

TABLEAU 17A Indicateurs visuels de la perm�abilit�: caract�ristiques de la structure du sol

Test de terrain simple pour estimer la perm�abilit� du sol Creusez un trou jusqu'� votre taille.		T�t le matin, remplissez-le d'eau jusqu'au bord.
Le soir, une certaine quantit� d'eau aura disparu dans le sol.
Remplissez de nouveau le trou jusqu'au bord et couvrez-le de planches ou de branches feuillues.
Si, le lendemain matin, presque toute l'eau est rest�e dans le trou, la perm�abilit� est appropri�e, et l'on pourra construire � cet endroit un �tang d'�levage.
Refaites ce test en diff�rents endroits, autant de fois qu'il est n�cessaire, selon la qualit� du sol.

Test de terrain plus pr�cis pour mesurer les taux de perm�abilit�
Examinez attentivement les croquis que vous avez faits en �tudiant les profils de sol. Note.Vous pourriez aussi utiliser la m�thode visuelle pour estimer la perm�abilit� (voir tableaux 17A et 17B).		En tenant compte de la texture et de la structure, d�terminez les horizons p�dologiques qui semblent avoir la perm�abilit� la plus faible.
Signalez sur vos croquis les horizons qui semblent avoir la perm�abilit� la plus faible. Utilisez un crayon de couleur. Note. L'eau s'infiltre dans le sol soit horizontalement, soit verticalement, mais seules vous concernent les fuites verticales qui sont surtout celles qui se produisent dans les �tangs.
Creusez un trou d'environ 30 cm de diam�tre, jusqu'� ce que vous atteigniez le premier horizon moins perm�able.		Enduisez les parois du trou d'argile lourde mouill�e, ou doublez- les de plastique, si vous en avez, pour les rendre imperm�ables.
Versez de l'eau dans le trou jusqu'� une hauteur de 10 cm.

• Tout d'abord, l'eau s'infiltrera assez rapidement et vous devrez en rajouter pour compenser les pertes. Quand les pores du sol seront pleins d'eau, l'infiltration ralentira. Ce sera le moment de mesurer la perm�abilit� de l'horizon situ� au fond du trou.

Assurez-vous qu'il y a encore � peu pr�s 10 cm d'eau dans le trou, sinon rajoutez-en jusqu'� ce niveau.		Mettez une r�gle gradu�e dans l'eau et notez la hauteur d'eau exacte, en millim�tres (mm).
V�rifiez le niveau de l'eau dans le trou toutes les heures, pendant plusieurs heures. Notez le volume des pertes pour chaque heure. Si l'eau dispara�t trop rapidement, relevez encore le niveau � 10 cm. Mesurez tr�s soigneusement la hauteur d'eau.

Quand vous commencez � obtenir des mesures horaires � peu pr�s semblables, la vitesse de perm�abilit� est constante et vous pouvez cesser de mesurer. Si, pour chaque heure successive, l'infiltration pr�sente de grandes diff�rences, continuez � verser de l'eau pour garder une hauteur de 10 cm jusqu'� ce que la vitesse d'infiltration devienne � peu pr�s r�guli�re. Note. Un horizon pr�sentant une perm�abilit� satisfaisante pour constituer le fond d'un �tang doit avoir une �paisseur minimale de 0,7-1 m, � moins qu'il n'existe des horizons plus profonds ayant une perm�abilit� et une �paisseur appropri�es. Comparez maintenant vos r�sultats avec les valeurs ci-apr�s:

Un taux de perm�abilit� sup�rieur � 5 mm/h peut �tre d� � une structure fortement d�velopp�e. Dans ce cas, il faut essayer de r�duire le taux de perm�abilit� en d�truisant la structure de la mani�re suivante:

• Si ce nouveau taux de perm�abilit� ne d�passe pas 4 mm/h, vous pouvez consid�rer que l'horizon est apte � constituer le fond d'un �tang. Mais tout le fond de l'�tang devra �tre mis en boue avant d'�tre mis sous eau.

• Si ce nouveau taux de perm�abilit� d�passe 4 mm/h, cela peut �tre d� � la pr�sence d'un horizon perm�able au-dessous de celui que vous avez test�. Il arrive souvent que l'on trouve ce genre de couche perm�able entre des couches de sol semi-perm�ables ou m�me imperm�ables.

V�rifiez cette hypoth�se � l'aide du test suivant... Creusez un nouveau trou de 30 cm de diam�tre, � travers la premi�re couche moins perm�able (A) jusqu'au sommet de la couche moins perm�able suivante (B). Refaites l'essai de perm�abilit� jusqu'� ce que vos mesures indiquent une infiltration presque constante. Si, cette fois, le taux de perm�abilit� ne d�passe pas 3 mm/h, cet horizon peut constituer le fond de votre �tang. Mais n'oubliez pas que cette faible perm�abilit� doit caract�riser une couche d'au moins 0,7-1 m d'�paisseur pour que les infiltrations d'eau � travers le fond de l'�tang restent limit�es.

Note. En construisant votre �tang, vous n'avez pas n�cessairement besoin d'enlever une couche perm�able peu profonde, si elle recouvre une autre couche non perm�able et capable de retenir l'eau. Il vous faut, cependant, descendre jusqu'� la couche imperm�able plus profonde pour construire les digues de l'�tang, afin d'obtenir un bassin bien ferm� et d'�viter les infiltrations horizontales (voir section 90).

9.6 Comment calculer les coefficients de perm�abilit�

Pour obtenir une mesure plus pr�cise de la perm�abilit� du sol, vous pouvez effectuer, sur le terrain, l'essai suivant qui vous donnera une valeur du coefficient de perm�abilit�:

Au moyen d'une tari�re � godet, percez un trou d'environ 1 m de profondeur (A) dans le sol de l'emplacement que vous aurez choisi pour d�terminer le coefficient de perm�abilit�.		Remplissez le trou d'eau jusqu'au bord (B/C).
Pendant au moins 20 min (B/C), remplissez le trou jusqu'au bord toutes les 5 min, pour �tre s�r que le sol est compl�tement satur�. Remplissez le trou � ras bord une derni�re fois et commencez � mesurer la vitesse � laquelle la surface de l'eau descend, en utilisant une montre pour mesurer le temps et une r�gle gradu�e en centim�tres pour mesurer la distance P entre la surface de l'eau et le sommet du trou (D). Cessez de mesurer quand la vitesse devient � peu pr�s constante. Exemple La vitesse devient constante

• Mesurez la profondeur totale exacte du trou (H) et son diam�tre (D). Exprimez toutes les mesures en m�tres (m):

H = 1,115 m et D = 12 cm ou 0,12 m

• Pour chacune des deux mesures cons�cutives temps/distance, calculez le coefficient de perm�abilit� K au moyen de la formule suivante:

K = [(D � 2) x In (h₁ � h₂)] � 2 (t₂ - t₁)

o� (D � 2) repr�sente le rayon du trou, ou son demi-diam�tre,en m�tres;
In repr�sente le logarithme naturel; h₁ et h₂ sont les deux profondeurs d'eau cons�cutives, enm�tres, � savoir h₁ la profondeur au d�but de la mesure et h₂ la profondeur � la fin de la p�riode consid�r�e;
(t₁ - t₂) exprime, en secondes, la dur�e �coul�e entre deuxmesures cons�cutives.

Note. On peut calculer rapidement les valeurs de h en faisant la diff�rence entre la profondeur totale du trou (H) et les valeurs successives de P. Faites bien attention d'exprimer toutes les mesures en m�tres et en secondes pour obtenir K en m/s.

• Enfin, comparez vos valeurs K (en m/s) avec les valeurs du tableau 16.

Exemple

Si (D � 2) = 0,12 m � 2 = 0,06 m et H = 1,15 m, on calcule, l'une apr�s l'autre, les diff�rentes valeurs de K selon la formule (voir tableau 18).

Note. Pour obtenir le logarithme naturel de (h₁ � h₂), vous utiliserez soit une table de logarithme, soit une calculatrice de poche. Rappelezvous que 10^-6 = 0,000001 et que 6,8 x 10^-6 = 0,0000068.

Note. Rappelez-vous �galement que l'exposant n�gatif de 10 indique la place du chiffre d�cimal qu'il faut donner au multiplicateur:
K = 2 x 10^-3 = 0,002 m/s
K = 5 x 10^-7 = 0,0000005 m/s

Si vous voulez comparer une valeur K (m/s) avec les taux de perm�abilit� (cm/jour), multipliez K
par 8 640 000 ou 864 x 10⁴comme par example

K = 1 x 10^-5 m/s = 86,4 cm/jour

NOTE. La formule pour calculer les coefficients de perm�abilit� est K = [(D � 2) x In (h₁ � h₂)] � 2 (t₂ - t₁)
ou A � B (voir section 96).