QUANTIFICATION DES PARAMETRES DE TRANSPORT DES SOLUTES EN MILIEUX POREUX PAR TOMOGRAPHIE DE RESISTIVITE ELECTRIQUE : DEVELOPPEMENTS METHODOLOGIQUES ET EXPERIMENTAUX

Résumé : La tomographie de résistivité électrique (ERT) est une méthode courante géophysique de terrain, souvent utilisée pour détecter et l'évolution suivre les panaches de polluants en zone saturée. L'ERT est cependant une méthode intégratrice dont la fiabilité des modèles est confrontée aux problèmes de non-unicité des solutions du problème inverse. Ces contraintes limitent l'interprétation des modèles à un aspect qualitatif de la distribution des contrastes de résistivité modélisés en 2D ou 3D, résultant du choix des paramètres d'inversion et de l'association de paramètres du milieu non identifiables à l'échelle du volume poreux. Cette thèse propose de tester la faisabilité de la méthode pour quantifier les paramètres de transport de polluants et de solutés miscibles au contact des eaux souterraines, ainsi que la sensibilité des paramètres d'inversion les plus influents sur la modélisation. Les tests expérimentaux sont réalisés en laboratoire sur des empillements 2D de billes de verre sphériques (de l'ordre de la 100ène de μm) dans un réservoir en plexiglas transparent. Deux réseaux verticaux de 21 électrodes sont disposés sur les bords latéraux du réservoir pour effectuer le suivi ERT du traceur salé (NaCl dissout) à partir de 210 points de mesures en dipôle-dipôle transverse acquis toutes les 5 minutes afin d'optimiser la résolution temporelle. Le dispositif est également disposé face à un panneau lumineux permettant de réalisé un suivi vidéo simultané du colorant. L'analyse vidéo révèle une propagation plus rapide du colorant sur les bords latéraux qui reste somme toute négligeable pour les débits à la pompe les plus faibles. En revanche les mesures ERT sont fortement perturbées par les effets résistant de la cellule plexiglas qui se répercutent sur les modèles. La normalisation des mesures de résistivité apparente à partir d'une série acquise à l'état initial permet de les atténuer fortement. La modélisation est particulièrement sensible au choix du maillage, aux normes appliqués (L1 ou L2) sur les données et les paramètres, et au facteur d'amortissement. Des valeurs trop élevées du facteur d'acceptance tendent à lisser les contrastes au niveau du front de dispersion et augmentent l'impact des effets des bords horizontaux sur D et . A l'inverse, une modélisation contrainte par de faibles valeurs du facteur d'acceptance donnent des résultats plus proches de l'analyse vidéo, mais produit des effets de bosses à l'avant et à l'arrière du front. La vitesse interstitielle u est indépendante du choix des paramètres d'inversion pour l'ERT. Pour les deux méthodes u est toujours inférieure au débit imposé par la pompe, dont le décalage est exprimé par le facteur retard Rf . Les effets de retard résultent de l'adsorption du Na+ sur les surfaces des billes de verre chargées négativement qui retarde le front de dispersion du suivi ERT. Pour le suivi vidéo, la taille importante de la molécule du colorant favorise son piégeage dans les zones où la perméabilité est plus faible, en plus d'une éventuelle affinité avec la surface solide. Les contrastes de conductivité et la stabilité de l'interface créent par la différence de densité entre les fluides testés ici n'ont pas d'influences significatives sur la dispersion qui est dominée par le débit imposé à la pompe. Les estimations du coefficient de dispersion D en fonction du nombre de Péclet sont cohérentes avec la courbe théorique de Bachmat (1968). Cependant la dispersivité augmente pour les vitesses d'écoulement les plus élevées. Les premières expérimentations de terrain réalisées en 2D sur des sables de Fontainebleau présentent l'avantage de s'affranchir des effets de bords inhérents au laboratoire. En revanche la recalibration des données normalisée par la loi de Archie est plus complexe puisqu'il est nécessaire de tenir compte de l'état de saturation de la résistivité des fluides initialement présents. De plus l'erreur importante sur les modèles ne permet pas de déduire une estimation fiable des paramatères de transport u, (ou D), et Rf .
Type de document :
Thèse
Sciences de la Terre. Université Paris Sud - Paris XI, 2011. Français
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Contributeur : Gregory Lekmine <>
Soumis le : mardi 27 mars 2012 - 15:00:12
Dernière modification le : vendredi 17 mars 2017 - 01:01:37
Document(s) archivé(s) le : jeudi 28 juin 2012 - 02:33:11

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Grégory Lekmine. QUANTIFICATION DES PARAMETRES DE TRANSPORT DES SOLUTES EN MILIEUX POREUX PAR TOMOGRAPHIE DE RESISTIVITE ELECTRIQUE : DEVELOPPEMENTS METHODOLOGIQUES ET EXPERIMENTAUX. Sciences de la Terre. Université Paris Sud - Paris XI, 2011. Français. <tel-00682952>

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