Modélisation de l'aquifère de la plaine alluviale de Buix (JU), écoulement souterrain et transport de masse PDF Download
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Author: Christian Petitjean
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Languages : fr
Pages : 136
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Author: Christian Petitjean
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Languages : fr
Pages : 136
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Author: Sami Lallahem
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Languages : fr
Pages : 0
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Les structures géologiques influencent les circulations des eaux souterraines dans un milieu crayeux fissuré. À partir d'observations de terrain et de mesures hydrologiques nous abordons une méthodologie nouvelle pour mieux quantifier et relier les paramètres géométriques aquifère et les réponses hydrodynamiques du massif crayeux. Nous avons élaboré dans ce but un modèle conceptuel structure-écoulement souterrain qui a permis de bien mettre en valeur l'effet direct de la géométrie de l'aquifère sur les écoulements. Nous avons analysé qualitativement et quantitativement les réponses piézométriques suite à la traversée des milieux non-saturés et saturés fissurés sous l'incidence des pluies. Puis a été abordée la liaison entre les paramètres physico-chimiques des eaux et les variations de débit de plusieurs sources témoins de l'Artois. Afin de bien cerner l'hydrodynamisme des eaux souterraines a été appliquée une méthode originale par la combinaison du modèle Hydrométéorologique à Réservoirs MMO8 et du modèle des Réseaux de Neuronnes Artificiels (RNA). Ont été mis en évidence : les paramètres pertinents influençant les émergences de l'aquifère crayeux, une simulation ainsi qu'une prévision des débits et une variation des amplitudes de la piézométrie basées respectivement sur une validation de 72 heures et de 30 jours. Ces modèles permettent d'approcher les phénomènes hydrodynamiques naturels dans leur complexité et de manière efficace proposer une prévision utile à la gestion des ressources naturelles en eau.
Author: Charlotte Thierion
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Languages : fr
Pages : 186
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Ce travail de thèse s'est intéressé à la modélisation de l'aquifère alluvial du fossé rhénan supérieur, un hydrosystème de grande importance régionale, situé dans la partie franco-allemande du bassin du Rhin. Cet aquifère est caractérisé par des interactions nappes-rivières très importantes, qui sont encore relativement mal quantifiées du fait des fortes variations spatiales et temporelles qui les affectent. La modélisation hydrogéologique réalisée avec le logiciel MODCOU s'étend à la fois sur la plaine alluviale, et les bassins versants montagneux caractérisés par de fortes précipitations et des écoulements de subsurface vers la nappe alluviale du Rhin. La sensibilité du modèle à plusieurs paramètres hydrodynamiques a été testée, et la comparaison des simulations avec les observations piézométriques et hydrométriques grâce à des méthodes statistiques a permis d'estimer que l'infiltration des rivières représente plus des trois quarts de la recharge de la nappe. L'impact du changement climatique sur le fonctionnement de ce bassin a ensuite été estimé en prenant en compte plusieurs modèles de circulation générale, scénarios d'émission de gaz à effet de serre (SRES), et jeux de paramètres hydrodynamiques. Les projections climatiques utilisées conduisent à une assez forte dispersion des réponses en termes de débits et de piézométrie. Cependant, on constate une diminution généralisée de la recharge de la nappe, qui s'accentue à l'horizon 2100. L'évolution de la saisonnalité des écoulements est assez homogène pour l'ensemble des projections. L'analyse des incertitudes indique que la variance associée aux paramètres hydrodynamiques est assez faible, les principales sources d'incertitudes provenant des modèles de climat et des scénarios d'émission de gaz à effet de serre.
Author: VANESSA.. TELES
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Languages : fr
Pages : 191
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST D'OBTENIR UNE IMAGE TRIDIMENSIONNELLE DE LA STRUCTURE DES MILIEUX ALLUVIAUX. L'APPROCHE GENETIQUE UTILISEE CONSISTE A REPRODUIRE LA FORMATION DU MILIEU AVEC UNE ECHELLE REPRESENTATIVE POUR LES ECOULEMENTS SOUTERRAINS. LE MODELE REPRODUIT LA MISE EN PLACE DES SEDIMENTS A PARTIR DE REGLES EMPIRIQUES SIMPLES. LE MODELE, INSPIRE DE LA PHILOSOPHIE DES SYSTEMES MULTI-AGENT, APPLIQUE L'IDEE DE DISTRIBUTION ET D'INTERACTION ENTRE DES ENTITES ELEMENTAIRES. LES PROCESSUS PRINCIPAUX DE CONSTRUCTION DE LA PLAINE, A L'ECHELLE SOIT DES COURS D'EAU SOIT DE L'ENSEMBLE DE LA PLAINE, SONT MODELISES PAR DES REGLES EMPIRIQUES SIMPLES DISTRIBUEES DANS LES ENTITES SEDIMENTS OU LES ENTITES CONCEPTUELLES EROSION. DES ELEMENTS STOCHASTIQUES DANS LES PROCESSUS DE DECISION DES DIFFERENTS COMPORTEMENTS DE CES ENTITES, PERMETTENT D'OBTENIR PLUSIEURS REALISATIONS. AFIN DE TESTER LA VALIDITE D'UNE TELLE APPROCHE, ON MODELISE L'EVOLUTION SUR QUELQUES DECENNIES, DES MEANDRES DE LA RIVIERE WHITE (INDIANA, USA) DONT TROIS TRACES SONT CONNUS. LE FLEUVE VIRTUEL MONTRE LES MEMES TENDANCES D'EVOLUTION, MALGRE LE FAIBLE NOMBRE ET LA SIMPLICITE DES REGLES UTILISEES. LE MODELE EST ENSUITE APPLIQUE, A UNE ECHELLE PLURI-KILOMETRIQUE, A LA PLAINE ALLUVIALE DU RHONE PRES DE LYON. LE MODELE REPRODUIT LES DIFFERENTES PERIODES CLIMATIQUES DE MISE EN PLACE DES SEDIMENTS DE 15 000 BP A L'ACTUEL. LES PROCESSUS MODELISES SONT ADAPTES A L'ECHELLE DES SIMULATIONS ET A L'ECHELLE LES SPATIALE CONSIDEREE. LE MODELE DE SEDIMENTATION REPRODUIT DE FACON SATISFAISANTE LA GEOMETRIE DES DEPOTS. LES SIMULATIONS EFFECTUEES MONTRENT L'UTILITE DU MODELE POUR VALIDER DES HYPOTHESES SEDIMENTAIRES. CE TRAVAIL DE RECONSTRUCTION TRIDIMENSIONNELLE DU SOUTERRAIN ALLUVIAL EST UNE ETAPE PREALABLE AUX ETUDES D'ECOULEMENTS. LE MODELE, PAR L'ALTERNANCE DE MODELISATION ET DE SIMULATIONS, CONSTITUE UN OUTIL EXPLORATOIRE SUR LES PROCESSUS DE MISE EN PLACE DES SEDIMENTS ET SUR LA REPRESENTATION DE LA STRUCTURE ALLUVIALE.
Author: Nicolas Massei
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Languages : fr
Pages : 378
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En Haute-Normandie, où l'essentiel de la ressource en eau potable provient de la Nappe de la Craie, les captages d'eau sont souvent affectés par des phénomènes de turbidité, induisant un risque sanitaire considérable pour les populations, en période de fortes pluies. Ce phénomène est lié à la nature karstique de l'aquifère de la Craie. Les forages réalisés en plaine alluviale de la vallée de Seine sont moins atteints par la turbidité. Nous étudions les modalités du transport des particules depuis un point d'engouffrement sur le plateau (perte) jusqu'à un exutoire naturel (source karstique), et un exutoire artificiel en plaine alluviale (forage AEP. La recherche développée dans cette thèse consiste d'une part en l'élaboration d'une méthodologie de mesure in situ de la charge solide en suspension, et d'autre part en une analyse théorique, axée sur l'expérimentation et la modélisation, du transport de particules (transport et dépôt) en milieu poreux à forte perméabilité. Dans tous les cas, une comparaison traceur dissous/particules est réalisée. Le transport de particules jusqu'à la source se fait sur un mode typiquement karstique. Les phénomènes de dépôt et de relargage apparaissent importants en regard du transfert direct. Le transit jusqu'au forage est caractérisé par un mode de transport différent, non karstique, que l'on attribue à l'influence de l'interface Craie-alluvions, celle-ci se comportant à l'échelle du terrain comme un milieu poreux piégeant une quantité importante de particules. Les expérimentations en laboratoire corroborent cette hypothèse.
Author: Étienne Hudon-Gagnon
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Languages : fr
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La stratigraphie et la sédimentologie des dépôts quaternaires ont une grande influence sur l'écoulement de l'eau souterraine dans les aquifères de ces milieux. La description et la détermination des unités, lithofaciès ou hydrofaciès, deviennent donc importantes dans les travaux de terrain lors de l'étude et de la caractérisation d'un aquifère dans ces milieux. Diverses classifications utilisées dans le domaine de l'eau souterraine ont été étudiées pour suggérer des modifications et même une nouvelle classification dans le cas des hydrofaciès. La construction de modèles conceptuels 3D d'aquifères constitue un défi important surtout dans les dépôts quaternaires qui présentent une structure interne complexe. La complexité des agencements hydrostratigraphiques nécessite souvent un certain niveau de simplification stratigraphique et structurale pour incorporer ceux-ci dans des modèles 3D numériques d'écoulement souterrain. Les effets de simplifications hydrostratigraphiques, utilisant la conductivité hydraulique équivalente, sur la précision des modèles numériques d'écoulement souterrain 3D sont évalués à partir d'un exemple. Pour construire le modèle détaillé de l'aquifère du bassin versant de la rivière Mistouk (Saguenay-Lac-Saint-Jean, Québec), des données existantes ainsi que de nouvelles données ont été utilisées. Les résultats des simulations numériques d'écoulement à partir du logiciel Feflow pour les différents modèles simplifiés montrent qu'il est possible, avec limitations, de simplifier un modèle hydrostratigraphique 3D. Le degré de justesse des modèles dépend du degré de simplification adopté, mais les résultats suggèrent que la variabilité des résultats obtenus reste modérée. La méthodologie de simplification hydrostratigraphique pour la réalisation de modèles numériques d'écoulement pourra être adoptée pour la simulation des écoulements souterrains dans d'autres contextes d'aquifères de dépôts et devrait ainsi être utile pour les modélisateurs.
Author: Selim Ahmed
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Languages : fr
Pages : 142
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L’objectif principal de ce travail est de développer des outils numériques efficaces et fiables pour la modélisation de l’écoulement et du transport de masse en milieux poreux saturé. Dans une première partie, nous avons développé une technique pour améliorer la méthode EFMH sur les quadrangles. Cette technique a permis d’éliminer les oscillations rencontrées en utilisant la méthode EFMH standard pour des solutions à front raide et de gagner en précision et en temps de calcul. Dans la deuxième partie de la thèse un nouveau modèle numérique pour résoudre le systèmes d’équations couplées écoulement–transport a été développé. Ce modèle couple des discrétisations spatiale et temporelle efficaces en utilisant la méthode des lignes. Pour la discrétisation spatiale, nous avons combiné la méthode EFMHc pour l’écoulement, la méthode MPFA pour le terme dispersif et la méthode DG pour le terme convectif de l’équation de transport. Pour la discrétisation temporelle du système EDO résultant, deux solvers basés sur le schéma à ordre et pas de temps adaptatifs, BDF, sont employés. DLSODIS (resp, DASPK), utilise une méthode directe (resp, méthode itérative) pour résoudre les systèmes linéaires surgissant à chaque itération de Newton. Dans un premier temps, deux cas tests numériques standards aussi bien qu’une expérience à l’échelle du laboratoire sont simulés pour mettre en relief l’efficacité et la robustesse du modèle basé sur DLSODIS. Dans un second temps, le solver DASPK a été utilisé pour traiter les systèmes de grande échelle. Le nouveau modèle permet de contrôler l’erreur temporelle et de réduire plus que 30 fois le temps de calcul par rapport au modèle standard.
Author: Loïc Dijoux
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Languages : fr
Pages : 0
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La représentation des écoulements et du transport de masse en milieu poreux trouve des applications diverses en hydrogéologie dont notamment l'étude de la propagation des polluants dans les sols ou encore l'étude des transferts d'eau salée dans les nappes phréatiques côtières. Ce manuscrit de thèse propose donc d'étudier ces phénomènes physiques à travers la modélisation numérique. Plusieurs ensembles de méthodes d'éléments finis sont présentées et discutées. L'accent est essentiellement mis sur la représentation mathématique des milieux fortement hétérogènes et anisotropes. Deux nouvelles méthodes de résolution numérique sont ainsi introduites, à savoir les méthodes H-RTm et H-RTp. Ces méthodes sont toutes deux issues de la technique d'hybridation appliquée aux éléments finis mixtes et aux éléments finis discontinus de Galerkin. Les bénéfices qu'elles apportent dans la représentation des phénomènes d'écoulement et de transport de masse en milieu poreux sont alors illustrés à travers des exemples numériques retrouvés dans la littérature.
Author: Ahmad Al Bitar
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Languages : fr
Pages : 150
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Dans ce travail, on considère la modélisation des écoulements dans des hydro-systèmes comprenant des sols et des aquifères géologiquement complexes et hétérogènes. On considèrera par exemple le cas d'un aquifère côtier soumis à l'intrusion saline, avec couplage densitaire (eau douce / eau salée), phénomène auquel peuvent se greffer d'autres couplages (écoulements à saturation variable, couplages surface / souterrain). On choisit une approche ayant les caractéristiques suivantes : - le modèle est spatialement distribué afin de représenter l'hétérogénéité du milieu ; - le modèle est fortement couplé afin d'appréhender les écoulements dans leur complexité physique. On utilise dans ce but un modèle fortement intégré, à une seule équation générique de type EDP, basée sur une loi de Darcy généralisée permettant de décrire différents "régimes" d'écoulements la co-existant dans un même domaine, tout en conservant robustesse et efficacité. Le travail est divisé en trois parties : dans une première partie on élabore un nouveau modèle numérique 3D, pour la modélisation des écoulements en milieux poreux à densité variable dans l’hypothèse d'une interface abrupte. Ce nouveau modèle est basé sur des relations "effectives" non linéaires de saturation et de perméabilité, dans une équation d'écoulement de type Richards modifiée. La seconde partie correspond à l'élaboration et l'implémentation d'un modèle verticalement intégré d'intrusion saline en aquifère côtier, permettant d'étudier l'effet de l'hétérogénéité stochastique de l'aquifère. Le modèle, basé sur l'hypothèse "interface abrupte", est implémenté comme un module "2D" dans le code volumes finis BigFlow2D/3D. Le nouveau module 2D est utilisé pour analyser la variabilité de l"interface eau douce / eau salée par simulations stochastiques de type Monte Carlo à échantillonnage spatial (réalisation unique). Ces résultats sont comparés à nouvelle théorie, où l"interface aléatoire auto-corrélée est analysée par transformation de variable, combinée à une méthode de perturbation et à une représentation spectrale (Fourier / Wiener-Khinchine). Dans la troisième et dernière partie, on présente un modèle de couplage fortement "intégré" pour la modélisation des écoulements de surface et souterrain en hypothèses d'écoulement plan, verticalement hydrostatique. On s'intéresse au cas d'une vallée fluviale avec cours d'eau, plaine d'inondation, et nappe d'accompagnement. L'écoulement en surface est modélisé par l'équation d'onde diffusante et l'écoulement souterrain par l'équation de Dupuit-Boussinesq. Ce modèle couplé est appliqué à la vallée fluviale de la Garonne dans la région de Toulouse - Moissac (France). Cette application a nécessité l'élaboration d'une méthode d'interpolation géostatistique adaptée à l'élaboration d'un Modèle Intégré Numérique de Terrain ("MINT"), de façon à inclure le fond de la rivière au MNT topographique en haute résolution. Enfin, au-delà de cette application particulière, le modèle d'écoulement couplé surface / souterrain est généralisé au cas d'un couplage densitaire eau douce / eau salée, lorsque la nappe est sujette à l'intrusion saline au voisinage d'une embouchure ou d'un estuaire.
Author: Stéphane Studer (hydrogéologue.)
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Languages : fr
Pages : 92
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