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Fiche détaillée Thèses
Université d'Orléans (2007-06-25), Yan Chen (Dir.)
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Estimation des propriétés hydrodynamiques des aquifères par Résonance Magnétique des Protons
dans différents contextes géologiques,
de l'échantillon à l'échelle hydrogéologique
Marie Boucher1, 2

Les sondages par Résonance Magnétique des Protons (RMP) est une méthode géophysique non invasive qui permet d'estimer la quantité d'eau dans le sous-sol et la perméabilité du milieu poreux. L'objectif de la thèse est de mieux comprendre les facteurs qui conditionnent la précision des résultats RMP et d'améliorer cette précision.
Des études expérimentales incluant des mesures géophysiques, des mesures sur échantillon et des essais de pompage ont été menées sur quatre sites représentant un panel varié de contextes hydrogéologiques. Parallèlement, des modélisations numériques ont permis de tester la sensibilité de la méthode RMP à différents paramètres.
Ainsi, la précision d'estimation du toit de nappe dépend de sa profondeur et des propriétés de la zone non saturée. Pour les milieux hétérogènes, une nouvelle méthodologie d'acquisition et d'interprétation 2D/3D des sondages RMP a été développée et validée sur un conduit karstique.
Les mesures sur échantillon montrent que la teneur en eau mesurée par RMP a tendance à être sous-estimée par rapport à celle mesurée par RMN ou par des méthodes classiques. La quantité d'eau manquée dépend de la susceptibilité magnétique de la roche. Souvent, la teneur en eau RMP correspond approximativement à la porosité cinématique, mais une relation quantitative entre ces deux paramètres reste à trouver. La précision sur la teneur en eau RMP peut être améliorée par la prise en compte dans l'interprétation de données géologiques et géophysiques.
Les transmissivités estimées par RMP donnent des valeurs et des incertitudes similaires à celles obtenues par essai de pompage, et sont utilisables quantitativement dans une modélisation hydrodynamique.
1 :  ISTO - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans
2 :  BRGM - Bureau de recherches géologiques et minières
Géophysique – Hydrogéologie – Sondage par Résonance Magnétique des Protons (RMP) – Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) – Méthodes électriques et électromagnétiques – Essai de pompage – Modélisation hydrodynamique

Estimation of hydrodynamics properties of aquifers with Magnetic Resonance Soundings in different geological contexts from sample to hydrogeological scale
The Magnetic Resonance Sounding (MRS) is non invasive geophysical method which allows estimating the quantity of groundwater and the permeability of porous media. The thesis aims to better understand the factors which control the precision of MRS results and to improve this precision.
Experimental studies including geophysical measurements, pumping tests and measurements on samples were carried out on four sites with various hydrogeological conditions. Concurrently, numerical modelling made it possible to test the sensitivity of MRS to different parameters.
Thus, the precision to estimate the top of aquifers depends on its depth and on the properties of the unsaturated zone. For the case of heterogeneous media, a new 2D/3D methodology of MRS acquisition and interpretation was developed and validated on a karst conduit.
The measurements on samples show that the MRS water content is often underestimated comparing with the water content measured by NMR or classical methods. The quantity of missed water is linked to the magnetic susceptibility of rocks. The MRS water content is generally a good approximation of the effective porosity, but a quantitative relation between these two parameters has still to be found. When additional geological and geophysical data are taken into account to interpret MRS, the precision on the water content is improved.
The MRS transmissivities have values and uncertainties close to those obtained from pumping tests and can be quantitatively used for hydrodynamic modelling.
Geophysics – Hydrogeology – Magnetic Resonance Sounding (MRS) – Nuclear Magnetic Resonance (NMR) – Electric and electromagnetic methods – Pumping test – Hydrodynamic modelling