What can be learnt about dispersivity from transport experiments in unsaturated double-porosity soils?

Abstract

Dispersivity is assumed to be an intrinsic property which characterizes the heterogeneity scale of porous media. When the medium is unsaturated by two fluid phases (water and air), dispersivity depends strongly on the saturation. “Double-porosity” medium concept can be attributed to a class of heterogeneous soils and rocks in which a strong contrast in local pore size characteristics is observed. In this work, we revisited the intrinsicity of the dispersivity of a double-porosity soil with different saturations, by performing a series of one-dimensional experiments of chloride tracer dispersion under different boundary conditions. The physical double-porosity model was composed of solidified clayey balls, distributed periodically in a more permeable sandy matrix. The dependence of the dispersivity on the saturation in the double-porosity soil was established and compared with the trends obtained for the single-porosity soils in previous studies. RÉSUMÉ Il est généralement admis que la dispersivité est une propriété intrinsèque qui caractérise l'échelle d'hétérogénéité des milieux poreux. Lorsque le milieu est saturé par deux phases fluides (eau et air), elle dépend fortement de la saturation. Le concept du milieu à « double-porosité » peut être attribué à une classe de sols et de roches hétérogènes dans lesquels on observe un fort contraste de tailles caractéristiques locales de pores. Dans ce travail, nous avons revisité la nature intrinsèque de dispersivité d'un sol à double porosité avec des saturations différentes, en effectuant une série d'expériences unidimensionnelles de la dispersion d’un traceur, pour différentes conditions aux limites. Le modèle physique à double porosité a été composé de sphères argileuses solidifiées, réparties périodiquement dans une matrice de sable plus perméable. La dépendance de la dispersivité de la saturation dans le sol à double porosité a été établie et comparée avec les tendances obtenues pour les sols à simple-porosité dans des études antérieures.