Caracterization of soil cover spatial organization using electric resistivity measurement

Maintenant à l'Université de Clermont Auvergne; The increasing importance of environmental issues has led to a renewed interest in soils. Soils are subjected to numerous hazards that may threaten their quality and affect their properties. An optimal management and protection of soils goes through an accurate knowledge of their spatial variability and the identification of vulnerable areas. The goal of the presented work is to make use of electrical survey data through relying on the discriminating power of electrical resistivity towards the different horizons composing the soil cover in order to characterize their geometrical and typological properties.First of all, modeling of multi-depth electrical resistivity measurements was performed in order to 1)define an optimal survey strategy and 2)assess the efficiency and limitations of electrical method. This step allowed us to estimate what were the minimal dimensions of a pedological heterogeneity that could be detected and the influence of the following different parameters on its detectability: inter-profiles spacing used during measurements, depth and thickness of the heterogeneity, resistivity contrast between heterogeneity and surroundings.The experimental study of a trench dug along several metres, including soil sampling and resistivity measurements, permitted us to characterize the vertical and lateral variability of the soil cover’s horizons. Relationships between electrical resistivity and pedological properties such as mass water content, volume water content or soil bulk density were established.Finally, a new and original method for exploiting data generated by multi-depth electric resistivity survey was put forward. The method is based on the confrontation of geophysical and pedological taxonomies, and on the mapping of vertical apparent resistivity profiles. It allowed finding back soil cartographic unit outlines that were coherent with the previously available soil map. This approach is a valuable tool for studying soil cover spatial variability and has potential for setting up a (semi-)automated method of soil mapping.; L’importance croissante des problématiques environnementales entraîne un regain d’intérêt pour les sols. Les nombreux aléas auxquels ils sont soumis les fragilisent et affectent leurs propriétés. Une gestion et une protection optimales des sols passe par une connaissance approfondie de leur variabilité spatiale, y compris l’identification de zones vulnérables. L’objectif des travaux présentés est d’exploiter les données issues de la prospection électrique, afin d’exploiter le pouvoir discriminant de la résistivité électrique vis-à-vis des différents horizons d’une couverture pédologique, en vue d’en caractériser les propriétés géométriques.Tout d’abord, une modélisation de mesures de résistivité électrique multi-profondeurs a été réalisée en vue 1)de définir une stratégie de prospection optimale, et 2)d’évaluer les performances et limites de la méthode électrique. Cette étape a permis d’évaluer les dimensions minimales détectables d’une hétérogénéité pédologique ainsi que l’impact, sur sa détection, de différents paramètres : espacement inter-profils utilisé lors des mesures, profondeur et épaisseur de l’hétérogénéité, contraste de résistivité entre celle-ci et l’encaissant.L’étude expérimentale d’une tranchée ouverte sur plusieurs mètres, couplant prélèvements de sols et mesure de résistivité, a permis de caractériser la variabilité verticale et latérale des horizons de la couverture pédologique. Des relations entre résistivité électrique et propriétés pédologiques telles que teneur en eau massique, teneur en eau volumique ou masse volumique apparente de sol ont également été établies.Enfin, une méthode originale d’exploitation de données électriques issues d’une prospection multi-profondeurs a été proposée. Basée sur une taxonomie géophysique et pédologique, elle a permis, par la cartographie de profils verticaux de résistivité apparente, de retrouver des délinéations concordantes avec celles d’une carte des sols. Cette approche constitue un outil précieux pour l’étude de la variabilité spatiale de la couverture pédologique.