AGROCLIMATOLOGIE : Les mouvements de l’eau dans le sol

25 août 202625 août 2026BILLAUT Fabrice

Les mouvements de l’eau dans le sol

Infiltration, drainage, ruissellement, percolation, remontée capillaire et flux préférentiels

L’eau qui atteint un sol ne suit jamais un trajet unique.

Une partie peut pénétrer verticalement, une autre ruisseler en surface, une autre être retenue dans les pores, une autre descendre vers la nappe, tandis qu’une fraction peut remonter vers les racines par capillarité.

Dans un sol vivant, ces mouvements sont encore complexifiés par :

les racines ;
les galeries de lombrics ;
les fissures ;
les agrégats ;
les réseaux fongiques ;
les interfaces entre horizons ;
la présence d’une nappe ;
la topographie.

Comprendre ces flux est indispensable pour passer d’une simple gestion de l’eau à une véritable hydrologie régénérative.

1. Une pluie, plusieurs destins

On peut représenter le devenir d’une pluie ainsi :

                         PLUIE
                           │
              ┌────────────┼────────────┐
              ↓            ↓            ↓
        interception   ruissellement  infiltration
              │            │            │
              ↓            ↓            ↓
         végétation    noues/fossés   sol
                                           │
                         ┌─────────────────┼─────────────────┐
                         ↓                 ↓                 ↓
                    stockage          percolation       flux préférentiel
                         │                 │                 │
                         ↓                 ↓                 ↓
                    racines            nappe          horizons profonds
                         │
                         ↓
                   transpiration

Une même pluie peut donc alimenter simultanément plusieurs compartiments.

2. Infiltration

L’infiltration correspond au passage de l’eau depuis la surface vers le milieu poreux du sol.

Elle dépend notamment :

de l’intensité de la pluie ;
de l’état hydrique initial ;
de la texture ;
de la structure ;
de la porosité ;
de la conductivité hydraulique ;
de la compaction ;
de la couverture du sol ;
de l’activité biologique.

Un sol peut présenter une très forte capacité d’infiltration lorsqu’il possède une structure stable et un réseau de macropores connectés.

3. Infiltration et capacité d’infiltration

Il faut distinguer :

la quantité réellement infiltrée

la capacité maximale instantanée d’infiltration.

Si l’intensité de pluie est inférieure à la capacité du sol, une grande partie de l’eau peut pénétrer.

Si elle la dépasse, un excédent apparaît : ipluie>finfiltration

Cet excédent peut alors contribuer au ruissellement.

4. Le rôle de la surface du sol

La surface constitue une interface critique.

Un sol :

nu ;
battu ;
compacté ;
pauvre en matière organique

peut rapidement perdre sa capacité d’infiltration superficielle.

À l’inverse, une surface protégée par :

végétation ;
litière ;
mulch ;
résidus végétaux

limite l’impact des gouttes et favorise la conservation de la structure.

5. Le ruissellement

Le ruissellement correspond à l’écoulement de l’eau à la surface du sol.

Il peut apparaître lorsque :

l’intensité de pluie dépasse la capacité d’infiltration ;
le sol est déjà saturé ;
la surface est imperméabilisée ;
une couche peu perméable bloque la circulation ;
la pente favorise l’écoulement.

Le ruissellement n’est donc pas seulement un phénomène météorologique.

C’est aussi une réponse du système sol–végétation–topographie.

6. Deux mécanismes importants de ruissellement

Ruissellement par dépassement de capacité

La pluie arrive plus vite que l’eau ne peut entrer.

Ruissellement par saturation

Le sol est déjà tellement humide que les pores disponibles ne peuvent plus accepter d’eau supplémentaire.

Cette distinction est essentielle pour comprendre les bassins versants.

7. Le ruissellement comme transfert

Le ruissellement peut transporter :

particules de sol ;
argiles ;
limons ;
matière organique ;
nutriments ;
pesticides ;
contaminants.

Il constitue donc un mécanisme majeur de transfert de matière entre :

parcelle → fossé → ruisseau → rivière → zone humide → lac ou mer.

8. Percolation

La percolation correspond au déplacement de l’eau vers le bas à travers le profil du sol, sous l’effet principalement de la gravité et des gradients de potentiel hydraulique.

Schématiquement :

SURFACE
   ↓
HORIZON A
   ↓
HORIZON B
   ↓
HORIZON C
   ↓
ZONE NON SATURÉE
   ↓
NAPPE

Elle contribue à la recharge des réservoirs souterrains lorsque les conditions hydrogéologiques le permettent.

9. Percolation ≠ drainage

Les deux termes sont proches mais ne décrivent pas exactement la même chose.

Percolation décrit principalement le déplacement de l’eau à travers le milieu poreux.

Drainage désigne plus largement l’évacuation de l’eau excédentaire du sol, qui peut être :

verticale ;
latérale ;
naturelle ;
artificielle.

Le drainage peut donc inclure des phénomènes de percolation.

10. Drainage vertical

Lorsque la gravité domine et que le sol permet la circulation, l’eau peut descendre.

Pluie
 ↓
Sol
 ↓
Percolation
 ↓
Horizon profond
 ↓
Zone non saturée
 ↓
Nappe

Une partie de cette eau peut contribuer à la recharge des aquifères.

11. Drainage latéral

L’eau ne descend pas toujours verticalement.

Une couche moins perméable peut provoquer un déplacement latéral :

        PENTE
         ↘
────────────── horizon perméable
          ↓
████████████████ horizon peu perméable
       ↘ ↘ ↘
     écoulement latéral

Ce phénomène est particulièrement important dans :

les terrains en pente ;
les sols à horizons contrastés ;
les terrains argileux ;
les zones de sources.

12. Les nappes perchées

Une couche peu perméable peut temporairement retenir l’eau au-dessus de la nappe principale.

On obtient une nappe perchée.

Elle peut expliquer :

zones temporairement humides ;
végétation particulière ;
sources temporaires ;
engorgements saisonniers.

Le diagnostic pédologique doit donc être couplé au diagnostic hydrogéologique.

13. La remontée capillaire

L’eau peut également se déplacer vers le haut.

Ce phénomène résulte des forces capillaires et des interactions entre l’eau et les surfaces minérales.

Il peut permettre à l’eau située plus profondément de rejoindre progressivement les horizons supérieurs.

14. Pourquoi l’eau monte-t-elle ?

Dans les pores fins, les forces de surface peuvent être suffisamment importantes pour faire remonter l’eau contre la gravité.

La hauteur théorique de remontée capillaire augmente lorsque le rayon des pores diminue.

Une représentation simplifiée donne : h∝r1

où :

h est la hauteur capillaire ;
r le rayon caractéristique du pore.

Mais la vitesse de transfert diminue généralement lorsque les pores deviennent extrêmement fins.

15. Le paradoxe des petits pores

Les petits pores :

retiennent fortement l’eau

mais :

la conduisent lentement.

Les grands pores :

conduisent rapidement l’eau

mais :

la retiennent moins fortement.

Un sol fonctionnel possède donc une combinaison de pores de différentes tailles.

16. La réserve utile

La remontée capillaire peut contribuer à maintenir une humidité exploitable par les racines lorsque les conditions sont favorables.

La réserve utile dépend notamment :

de la texture ;
de la structure ;
de la matière organique ;
de la profondeur ;
de la végétation ;
de la profondeur de la nappe.

Il faut donc considérer le sol comme un profil hydrique tridimensionnel, et non comme une simple couche superficielle.

17. Les flux préférentiels

L’un des phénomènes les plus importants — et souvent sous-estimés — est celui des flux préférentiels.

L’eau ne traverse pas toujours uniformément tout le volume du sol.

Elle peut emprunter certains chemins beaucoup plus conducteurs que le reste de la matrice.

18. Les principales voies préférentielles

On trouve notamment :

Galeries de lombrics

Conduits relativement continus.

Anciennes racines

Canaux laissés après décomposition.

Fissures

Particulièrement importantes dans certains sols argileux.

Interfaces entre agrégats

Chemins hydrauliques associés à la structure.

Interfaces entre horizons

Lorsque les propriétés hydrauliques changent brutalement.

19. Les racines comme réseau hydraulique

Une racine vivante :

prélève de l’eau ;
modifie localement la porosité ;
influence la microbiologie ;
crée des voies de circulation.

Une racine morte peut ensuite laisser un biopore.

Le cycle devient :

Racine
 ↓
croissance
 ↓
création d'une structure
 ↓
mort / décomposition
 ↓
biopore
 ↓
circulation de l'eau
 ↓
nouvelle colonisation racinaire

20. Les lombrics comme ingénieurs hydrauliques

Les galeries anéciques peuvent relier plusieurs profondeurs du profil.

Elles peuvent ainsi modifier :

infiltration ;
drainage ;
aération ;
redistribution de l’eau.

Le rôle des lombrics doit cependant être analysé selon le type de sol et les espèces présentes.

21. Flux préférentiel et pollution

Les flux préférentiels ont une conséquence importante.

Ils peuvent accélérer le transfert de certains contaminants vers les horizons profonds.

Un sol biologiquement structuré peut donc avoir une infiltration excellente tout en présentant, dans certaines circonstances, des transferts rapides.

Il ne faut jamais confondre :

forte infiltration

avec :

filtration parfaite.

22. Le rôle des agrégats

Les agrégats créent une architecture hiérarchisée :

pores internes ;
pores entre agrégats ;
macropores structuraux ;
voies biologiques.

Cette architecture permet une coexistence entre :

stockage + circulation + aération.

23. L’eau dans les micropores

Une partie de l’eau reste fortement retenue dans les pores fins.

Elle peut être :

disponible pour les plantes ;
difficilement disponible ;
pratiquement indisponible.

Le degré de disponibilité dépend du potentiel hydrique et des caractéristiques de la plante.

24. L’eau gravitaire

L’eau qui occupe les plus grands pores après une pluie importante peut s’écouler rapidement sous l’effet de la gravité.

Elle contribue principalement :

au drainage ;
à la percolation ;
parfois à la recharge des nappes.

Cette eau n’est donc pas nécessairement celle qui restera le plus longtemps accessible aux racines.

25. L’eau capillaire

Elle est retenue dans les pores plus fins.

Elle constitue une fraction importante de l’eau potentiellement utilisable par les végétaux.

Elle peut également participer à la redistribution de l’humidité dans le profil.

26. L’eau hygroscopique

Une fraction de l’eau est extrêmement fortement retenue autour des particules minérales et de la matière organique.

Elle devient très difficile à extraire pour les plantes.

La distinction entre :

eau présente

eau réellement accessible

est donc fondamentale en agronomie.

27. Le rôle de la texture

La texture contrôle fortement les mouvements de l’eau.

Sol sableux

grands pores ;
infiltration rapide ;
drainage rapide ;
faible rétention relative.

Sol argileux

nombreux pores fins ;
forte rétention ;
circulation parfois lente ;
remontées capillaires potentiellement importantes.

Sol limoneux

comportement intermédiaire ;
mais sensibilité possible à la battance et à la dégradation structurale.

28. Le rôle de la structure

La texture est une propriété relativement stable.

La structure est beaucoup plus dynamique.

Elle peut être améliorée ou dégradée par :

racines ;
champignons ;
lombrics ;
matière organique ;
travail du sol ;
compaction ;
cycles humide-sec.

Un sol argileux bien structuré peut avoir un comportement hydraulique très différent d’une argile compacte.

29. Le rôle de la matière organique

La matière organique contribue notamment à :

stabiliser les agrégats ;
améliorer certaines propriétés de rétention ;
favoriser la vie biologique ;
protéger la surface.

Elle participe ainsi indirectement à l’organisation des flux hydriques.

Mais son effet dépend de sa nature, de sa localisation et de son degré de transformation.

30. Saturation du sol

Lorsque les pores sont presque entièrement remplis d’eau :

l’air disponible diminue ;
l’oxygène devient limitant ;
certaines transformations biologiques changent ;
les racines peuvent souffrir d’hypoxie.

Un sol qui retient beaucoup d’eau n’est donc pas nécessairement un sol favorable aux plantes.

31. Le rôle de l’air

La gestion de l’eau est indissociable de celle de l’air.

Dans un sol fonctionnel :

        PORES
       /     \
     EAU      AIR
      ↓        ↓
 stockage   respiration
      ↓        ↓
   racines + microorganismes

L’objectif n’est pas de remplir tous les pores d’eau.

Il faut maintenir un équilibre dynamique entre :

phase solide + phase liquide + phase gazeuse.

32. Évaporation

Une partie de l’eau retourne directement à l’atmosphère depuis :

la surface du sol ;
les mares ;
les zones humides ;
les végétaux après interception.

L’évaporation dépend notamment :

température ;
humidité de l’air ;
vent ;
rayonnement ;
état de surface.

33. Transpiration

Les plantes prélèvent de l’eau par leurs racines et en rejettent une grande partie sous forme de vapeur par leurs stomates.

Ce flux constitue la transpiration.

L’association : eˊvaporation+transpiration

forme l’évapotranspiration.

34. Le sol comme régulateur climatique

Les mouvements de l’eau dans le sol ont donc des conséquences qui dépassent largement la pédologie.

Ils influencent :

humidité de l’air ;
température du sol ;
température de la végétation ;
évapotranspiration ;
disponibilité en eau ;
microclimat.

Le sol devient ainsi un composant du génie climatique naturel.

35. Le cycle complet

On peut maintenant représenter le système :

                         ATMOSPHÈRE
                              ↑
                    évapotranspiration
                              ↑
                           RACINES
                              ↑
                    remontée capillaire
                              ↑
        ┌─────────────────────┴───────────────────┐
        │              SOL VIVANT                 │
        │                                         │
        │  micropores ← stockage → macropores     │
        │       ↑                    ↓             │
        │       │               percolation        │
        │       │                    ↓             │
        │       └──────────────→ NAPPE             │
        │                          ↓               │
        │                     écoulements          │
        └─────────────────────────────────────────┘
                              ↑
                         infiltration
                              ↑
                            PLUIE
                              ↓
                         ruissellement

36. Le principe Omakëya™ : ralentir les flux

L’objectif n’est pas de supprimer les mouvements de l’eau.

Il faut les organiser.

Un système résilient cherche à :

ralentir

l’eau de surface ;

infiltrer

lorsque cela est possible ;

stocker

dans le sol et les milieux humides ;

redistribuer

dans le profil ;

recharger

les nappes lorsque les conditions le permettent ;

restituer

progressivement l’eau aux écosystèmes.

37. Restaurer les mouvements naturels

Un sol dégradé présente souvent :

ruissellement ↑

infiltration ↓

stockage ↓

érosion ↑

vie biologique ↓

La restauration vise progressivement le fonctionnement inverse :

infiltration ↑

stockage ↑

activité biologique ↑

ruissellement ↓

érosion ↓

résilience ↑

38. Les outils de terrain

Pour comprendre les mouvements de l’eau, on peut utiliser :

fosse pédologique ;
test d’infiltration ;
infiltromètre ;
pénétromètre ;
tarière ;
sondes d’humidité ;
tensiomètres ;
piézomètres ;
pluviomètres ;
observation des écoulements ;
cartographie topographique.

À l’échelle supérieure :

SIG ;
MNT ;
drones ;
satellites ;
modèles hydrologiques.

39. Le diagnostic Omakëya™

Un diagnostic hydraulique complet doit répondre à six questions :

1. Où l’eau arrive-t-elle ?

2. Où entre-t-elle dans le sol ?

3. Par quels chemins circule-t-elle ?

4. Où est-elle stockée ?

5. Où ressort-elle ?

6. À quelle vitesse ?

Cette dernière question est fondamentale.

Deux paysages peuvent recevoir la même quantité annuelle de pluie tout en ayant des régimes hydrologiques radicalement différents.

40. De la parcelle au bassin versant

Les flux du sol s’inscrivent dans un système plus vaste :

parcelle → versant → sous-bassin → bassin versant → rivière → nappe → zone côtière.

Une modification locale peut donc avoir des conséquences en aval.

Par exemple :

désimperméabiliser + restaurer les sols + végétaliser

peut contribuer à réduire certains pics de ruissellement.

Inversement :

artificialiser + compacter + drainer rapidement

peut accélérer les transferts d’eau vers l’aval.

41. Le sol comme réseau hydraulique vivant

La représentation finale peut être résumée ainsi : Surface→Infiltration→Macropores→Micropores→Stockage→Redistribution→Nappe

avec simultanément : Nappe→Remonteˊe capillaire→Racines→Transpiration→Atmospheˋre

et : Pluie exceˊdentaire→Ruissellement→Noues / mares / zones humides→Infiltration

42. Le point essentiel pour l’hydrologie régénérative

L’objectif d’un sol vivant n’est donc pas de retenir le maximum d’eau, ni de l’évacuer le plus rapidement possible.

Il s’agit de créer une dynamique hydraulique équilibrée :

faire entrer l’eau, la ralentir, la distribuer, en stocker une partie, en évacuer l’excédent et la restituer progressivement.

Cette conception transforme le sol en une infrastructure hydraulique distribuée.

Chaque racine, chaque agrégat, chaque galerie de lombric, chaque horizon et chaque zone humide devient potentiellement une partie du réseau.

C’est cette vision qui permet à Omakëya™ de passer de la simple gestion du ruissellement à la conception de paysages capables de piloter les flux d’eau à plusieurs échelles, du millimètre de pluie qui tombe sur un jardin jusqu’à l’ensemble d’un bassin versant.