L'Union Européenne a pris conscience de l'importance de la protection des sols, ceux-ci étant essentiellement une ressource non renouvelable avec des taux de dégradation potentiellement rapides et des processus de formation et de régénération extrêmement lents. Parmi les nombreuses caractéristiques du sol à prendre en compte pour l'élaboration de politiques de développement durable, l'eau du sol intervient dans la quantification de nombreux processus (cycle de l’eau, érosion, contamination, salinisation…). Dans une communication de la commission (COM2002 179, "Vers une stratégie thématique pour la protection des sols", Bruxelles), il y est clairement spécifiée la nécessité d'établir un système de surveillance complet, et homogène, sur l'ensemble de l'Europe.

Dans le domaine des transferts de polluants dans les sols, l'eau constitue le vecteur de mobilisation des particules polluantes ; pouvoir mesurer les profils hydriques en continu amènerait donc des informations de toute première importance pour la migration de polluants, et la dynamique de transferts.

L'hétérogénéité des propriétés hydro-thermiques du sol rend difficile la mesure directe des flux hydriques, et bien que la relation entre flux et gradient soit complexe, on est amené à déterminer les profils de teneur eu eau dans le sol avec la profondeur. Essentiellement pour déterminer des profils de teneur en eau en vue d'effectuer des bilans ou pour fournir les entrées nécessaires aux modèles, des méthodes ayant en commun la mesure de la permittivité diélectrique se sont développées ces dernières années.

La voie adoptée par le LED dans le domaine de la mesure de profils de teneur en eau du sol repose sur un concept de nouveau capteur : la sonde HYMENET*. Le principe de la mesure repose sur une méthode indirecte : la sonde mesure l’impédance du sol dans son voisinage. De l’impédance sont déduites la permittivité diélectrique et la conductivité du sol.

L’objectif de la thèse, qui allie instrumentation et modélisation, est de relier ces mesures électriques avec les propriétés physico-chimiques du sol (ou autre milieu).

Applications : dans le domaine des transferts de polluants dans les sols, l'eau constitue le vecteur de mobilisation des particules polluantes ; mesurer les profils hydriques en continu amènerait des informations de toute première importance pour la migration de polluants, et la dynamique de transferts. Etude du comportement des déchets.

La sonde HYMENET d'un concept nouveau est en fin de phase de développement, et nécessite encore un travail tant expérimental que de modélisation (calibration, validation, interprétation du signal, volume d'influence, effets de bord), pour être opérationnelle.

Le sujet proposé est donc lié à la modélisation du signal en fonction des propriétés physico-chimiques du sol, par une méthode de volume fini de la relation entre le contenu en eau des sols et la constante diélectrique macroscopique effective, modélisation étayée par des mesures in situ. L’approche de simulation pourra aussi concerner la relation entre gradient d'humidité et flux hydrique. L’estimation correcte de l’évaporation étant importante dans le cadre d’une meilleure gestion de l’eau.

De plus, contrairement aux autres instruments disponibles, la mesure d'impédance qui permet de mesurer simultanément capacitance et résistivité devrait apporter des informations jusque là non traitées. Si le but premier de la sonde est la mesure du profil d'humidité, d'autres paramètres pourraient être également détectés, comme le contenu en ions par exemple. Ceci nécessite une étude théorique et une modélisation, de la réponse en impédance de la sonde suivant les propriétés physico-chimiques du milieu observé.