Modélisation du transport de l'eau et des polluants dans les sols contaminés des friches industrielles PDF Download
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Author: Van Viet Ngo
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Languages : en
Pages : 168
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Book Description
Preferential flow and nonequilibrium transport are probably the most frustrating in terms of hampering accurate predictions of contaminant transport through the vadose zone. The mathematical description of preferential flow and nonequilibrium transport needs many parameters that are not measurable. Therefore, the inverse method is a promising way to estimate model parameters. The main objectives of this work are to (i) study the water flow using the uniform flow and dual-porosity models, tracer and contaminant transport using the uniform transport model and/or physical and chemical nonequilibrium transport models, (ii) investigate parameter estimability and correlations between different parameters, and (iii) optimize the hydraulic properties and solute transport parameters. The results concerning the water flow in the bare field lysimeter show that daily data contained much more information than hourly data, daily pressure heads contained more information than daily water contents; the correlations between different parameters hamper the optimization results strongly. Basing on the tracer concentrations in the leaching solution of the lysimeter, the first-order rate water transfer coefficient was not estimable since this parameter was highly correlated with the solute transfer coefficient. PAH concentrations in the leaching solution of the contaminated soil column under saturated and nonsaturated flow conditions show that when the degree of chemical nonequilibirum transport is high, the solute leaching of the nonsaturated column contained more information than those of the saturated column. In addition, the fraction of sites with instantaneous sorption and the linear adsorption distribution coefficient always showed a very strong correlation, they were impossible to optimize simultaneously.
Author: Van Viet Ngo
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Languages : en
Pages : 168
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Preferential flow and nonequilibrium transport are probably the most frustrating in terms of hampering accurate predictions of contaminant transport through the vadose zone. The mathematical description of preferential flow and nonequilibrium transport needs many parameters that are not measurable. Therefore, the inverse method is a promising way to estimate model parameters. The main objectives of this work are to (i) study the water flow using the uniform flow and dual-porosity models, tracer and contaminant transport using the uniform transport model and/or physical and chemical nonequilibrium transport models, (ii) investigate parameter estimability and correlations between different parameters, and (iii) optimize the hydraulic properties and solute transport parameters. The results concerning the water flow in the bare field lysimeter show that daily data contained much more information than hourly data, daily pressure heads contained more information than daily water contents; the correlations between different parameters hamper the optimization results strongly. Basing on the tracer concentrations in the leaching solution of the lysimeter, the first-order rate water transfer coefficient was not estimable since this parameter was highly correlated with the solute transfer coefficient. PAH concentrations in the leaching solution of the contaminated soil column under saturated and nonsaturated flow conditions show that when the degree of chemical nonequilibirum transport is high, the solute leaching of the nonsaturated column contained more information than those of the saturated column. In addition, the fraction of sites with instantaneous sorption and the linear adsorption distribution coefficient always showed a very strong correlation, they were impossible to optimize simultaneously.
Author: Géraldine Picot
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Languages : fr
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Les contaminants, accumulés dans les premiers mètres de sols peuvent se déplacer en profondeur, suite aux infiltrations successives, vers la nappe superficielle entraînant sa contamination. L'objectif principal de ce travail concerne la caractérisation et la modélisation de l'évolution spatiale et temporelle de polluant depuis la surface du sol jusqu'à la nappe. Celui comprend, d'une part, l'étude de l'influence des paramètres sur les résultats de simulation d'écoulement et de transport, et d'autre part, s'applique à une friche de cokerie polluée en hydrocarbures aromatiques polycycliqes (HAP). La première partie de ce travail nous permet d'identifier six paramètres à renseigner pour l'écoulement et cinq pour le transport de polluant. La caractérisation de ces paramètres s'effectue soit en laboratoire, soit in situ, et la valeur de certains peut être obtenue selon différentes méthodes. Ces dernières sont réalisées sur l'expérience de Gandola (1999) et montrent différentes valeurs d'un même paramètre selon la méthode utilisée. A ce point du travail de thèse, un problème se pose quant à la meilleure évaluation des paramètres, et donc à l'impact des valeurs sur les résultats de simulation. De ce fait, la seconde partie de ce travail aborde l'influence des paramètres et des modèles sur les résultats de simulation d'écoulement et de transport en zone non saturée. Un premier scénario utilisant les valeurs caractérisées montre des résultats numériques comparables aux résultats de laboratoire, indiquant alors la bonne démarche de caractérisation des paramètres. Après avoir fait varier la valeur des plus importants (type de maillage, conductivité hydraulique à saturation, porosité, paramètres de forme des différents modèles de rétention, coefficients de dispersion latéral et transversal et coefficient de diffusion moléculaire), il en ressort que dans ce cas d'étude : la vitesse de déplacement du bulbe est sensible aux valeurs de conductivité hydraulique à saturation et de porosité : l'évolution de la concentration en soluté du bulbe infiltré ne dépend que des valeurs des coefficients de dispersion. Les simulations sont sensibles au type de modèle de rétention utilisé (Van Genuchten-Mualem, 1980 ; Haverkamp et al, 1977 et Brooks et Corey, 1964). Enfin, chacun des modèles ne fait pas intervenir le même nombre de paramètres, ce qui ajouté à leur sensiblité devient un critère de sélection non négligeable. Les expériences contrôlées de laboratoire s'avèrent être intéressantes pour valider et tester des hypothèses de modélisation. Les conclusions apportées par la deuxième partie permettent de mieux appréhender l'étude du cas réel : la friche d'une ancienne cokerie qui est étudiée dans la dernière partie de ce travail. Réalisée en trois étapes, la première concerne le recueil des informations disponibles, faisant suite, la seconde étape détaille la campagne d'investigation renseignant les paramètres manquant (caractérisation hydrique de la zone non saturée estimée de 1,5 à 5 m de profondeur). La synthèse de ces deux étapes permet la réalisation d'une troisième qui consiste en la modélisation de la zone non saturée de la friche industrielle. Cinq faciès majeurs sont reconnus sur le site, caractérisés puis agencés en divers scénarii (profils de sol de 5,5 m) qui sont simulés. Tous sont composés d'une même source polluante, d'un même flux entrant (au sommet) et d'une charge hydraulique constante dans les graves. Les résultats de simulation sur dix années permettent d'évaluer la part de polluant arrivant dans l'aquifère des graves, mais également d'apprécier l'importance de la prise en compte de la zone non saturée et de sa composition dans une étude de contamination de la nappe depuis une source polluante placée en surface du sol. Il en ressort que la caractérisation physique du faciès portant la "source" polluante produit une différence dans la vitesse de transfert des polluants à la nappe. Cette variation est plus négligeable selon le type de faciès constituant la zone sous-jacente. Il est donc important dans ce type d'étude de caractériser les remblais constituant les premiers mètres ainsi que la stratification de la zone non saturée.
Author: Chunmiao Zheng
Publisher: Wiley
ISBN: 9780471285366
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 0
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Applied Contaminant Transport Modeling Theory and Practice Chunmiao Zheng and Gordon D. Bennett The design of remedial systems for groundwater contamination requires a thorough understanding of how various interacting processes — advection, dispersion, and chemical reactions — influence the movement and fate of contaminants. Solute transport simulation provides an ideal vehicle to synthesize these controlling processes, evaluate their interactions, and test the effectiveness of remedial measures. Applied Contaminant Transport Modeling is the first complete resource designed to provide clear coverage of the basic principles of solute transport simulation — including the theory behind the most common numerical techniques for solving transport equations, and step-by-step guidance on the development and use of field-scale models. Written by two experts with extensive practical experience in the field, Applied Contaminant Transport Modeling clearly explains: Factors controlling the transport and fate of solutes in the subsurface —g including advective and dispersive transport and chemical reaction — and the equations governing these processes Development of mathematical models of solute transport regimes and representative analytical solutions to the transport equation Particle tracking as a practical tool for solving many types of field problems Development of Eulerian-Lagrangian methods for solving advection-dispersion-reaction equations Step-by-step development and application of solute transport models — emphasizing problem formulation, model setup, parameter selection, calibration, and sensitivity analysis Sources of uncertainty in transport simulation, and methods of evaluating and managing uncertainty Applied Contaminant Transport Modeling presents detailed case histories illustrating how hydrologists, geologists, chemists, and environmental engineers apply transport models in real-life situations, including landfills, hazardous waste sites, and contaminated aquifers. An optional diskette designed to accompany the text provides software to help the reader explore the concepts and techniques presented in the text and gain hands-on experience in transport simulation. Driven by growing concern over groundwater quality and the rapid dissemination of computer technology, solute transport simulation has become an essential means of evaluating and solving groundwater contamination and remediation problems. Applied Contaminant Transport Modeling provides you with the tools to master this significant field of study.
Author: Pierre Lucisine
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Languages : fr
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Les sols des friches industrielles sont souvent multi-polluées et représentent des surfaces toujours plus importantes présentant de forts enjeux sociaux-économiques. Leur réhabilitation passe par une bonne compréhension du fonctionnement écologique des sols, qui, en plus d'être pollués, présentent des structures et des teneurs en nutriments souvent inhabituelles. Malgré cela, une recolonisation par la faune, la flore et les microorganismes est généralement observée. La capacité de ces nouvelles communautés à restaurer et maintenir les fonctions clés des sols reste à évaluer, et cela semble indissociable de la mesure d'une ou plusieurs fonctions écosystémiques. La décomposition de la litière est un processus écosystémique clef permettant la réalisation des cycles biogéochimiques du carbone et des nutriments. Les processus de la décomposition dépendent à la fois de ses acteurs (faune et microorganismes) et de la qualité de la litière végétale. De ce fait, la réponse de cette fonction écosystémique à la pollution du sol intègre les effets de cette pollution sur les communautés de plantes, d'animaux, et de microorganismes, ce qui en fait un indicateur potentiellement pertinent pour évaluer les effets de la pollution sur le fonctionnement des écosystèmes du sol. L'objectif central de cette thèse a donc été d'étudier le fonctionnement des friches industrielles en se focalisant sur les effets délétères de la pollution des sols sur la décomposition de la litière de feuilles. L'hypothèse centrale découlant de cet objectif a été que la pollution des sols pouvait impacter la décomposition par deux voies d'action. (1) La première voie, directe, est constituée de l'ensemble des effets délétères que pourraient provoquer les polluants sur les acteurs de la décomposition dont dépend la bonne réalisation de cette fonction. (2) Concernant la deuxième voie d'action, nous avons supposé que la pollution, en entraînant des modifications de la physiologie des plantes, pouvait modifier les paramètres physico-chimiques de la litière et ainsi impacter de façon indirecte la décomposition des litières. Nos résultats ont permis de montrer l'absence de l'effet direct pour huit friches industrielles fortement polluées, et ce malgré des perturbations des communautés d'acteurs, avec notamment une augmentation de l'abondance des détritivores et une modification de la colonisation microbienne des litières sur les sites pollués. Ces résultats plaident en faveur d'une redondance fonctionnelle suffisante au sein de ces communautés, permettant de maintenir le processus de décomposition. Nous avons également montré un effet indirect positif de la pollution sur la décomposition. Cet effet résulte de l'amélioration systématique de la qualité de la litière, entraînant dans certains cas une augmentation de l'activité des acteurs de la décomposition. Par ailleurs, nous avons également montré une accumulation des polluants dans ces mêmes litières, en particulier le Zn et le Cd, polluants pouvant potentiellement produire des effets délétères sur les acteurs de la décomposition. Toutefois, la présence de ces ETM n'a pas semblé influencer la consommation des litières par certains acteurs de la décomposition de la litière. Cependant, ce résultat reste à valider in situ en présence de l'ensemble des communautés de détritivores. De nombreuses perspectives s'ouvrent à la suite de ces travaux. Parmi elles, il reste notamment à déterminer 1) quels sont les mécanismes (physiologiques) qui entrainent une augmentation de la qualité des litières produites sur les sols contaminés ? 2) comment des communautés différentes permettent d'assurer des taux de décomposition similaires ? et 3) quels sont les impacts de la consommation des litières provenant des sites contaminés sur le fonctionnement et la physiologie des détritivores ?
Author: GIOVANNI.. RADILLA ZUAZO
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Languages : fr
Pages : 180
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LA PRESENCE DES HYDROCARBURES DANS LES AQUIFERES CONSTITUE UNE GRANDE MENACE POUR L'EAU ET POUR L'ENVIRONNEMENT. EN EFFET, LEUR TOXICITE ET LEUR FAIBLE SOLUBILITE DANS L'EAU EN FONT DES SOURCES DE POLLUTION A TRES LONG TERME. LES PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DU SOL ET DES POLLUANTS AINSI QUE LES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT DE L'EAU DETERMINENT LA VITESSE DE TRANSPORT DES POLLUANTS DISSOUS. DANS UNE COLONNE EXPERIMENTALE SATUREE EN EAU ET COMPORTANT UNE PHASE POLLUANTE PIEGEE, NOUS AVONS ETUDIE LE TRANSPORT D'UN HYDROCARBURE MONOCOMPOSANT (CAS D'UN SYSTEME BINAIRE). LE SUIVI DE LA QUANTITE DE POLLUANT DANS LA COLONNE S'EST FAIT PAR ATTENUATION D'UN RAYONNEMENT GAMMA (CHAMPS DE SATURATION 1D) ET PAR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE (CONCENTRATION DU POLLUANT DANS LES EFFLUENTS). LA DESCRIPTION MATHEMATIQUE DU TRANSPORT, A L'ECHELLE MACROSCOPIQUE, A FAIT APPEL A UNE EQUATION DE TYPE CONVECTION, DISPERSION ET ECHANGE DE MASSE. LE COEFFICIENT VOLUMIQUE DE TRANSFERT A ETE CALCULE, A PARTIR DE RESULTATS THEORIQUES BASES SUR LA PRISE DE MOYENNE VOLUMIQUE, DANS DIFFERENTES GEOMETRIES COMPORTANT LES PHASES SOLIDE, EAU ET POLLUANTE. LE MODELE A ETE UTILISE DANS UN PREMIER TEMPS POUR ESTIMER LA VALEUR DU COEFFICIENT DE TRANSFERT DE MASSE PAR DES AJUSTEMENTS SUCCESSIFS. ENSUITE, UNE PROCEDURE DE MINIMISATION DE TYPE LEVENBERG-MARQUARDT A ETE UTILISEE POUR ESTIMER LA VALEUR DU COEFFICIENT DE TRANSFERT, AINSI QUE CELLE DE DEUX AUTRES PARAMETRES DE PERMEABILITE, CORRESPONDANT AUX EXPERIENCES. LES RESULTATS OBTENUS ONT MONTRE QUE : - POUR LES CONDITIONS EXPERIMENTALES CHOISIES, IL N'Y A PAS D'EQUILIBRE LOCAL ENTRE LES PHASES - LE MODELE A CINETIQUE DE TRANSFERT UTILISE (1D) PERMET DE DECRIRE CORRECTEMENT LE TRANSPORT - LE COEFFICIENT DE TRANSFERT DE MASSE SEMBLE DEPENDRE DE LA DISTANCE ENTRE AMAS DE POLLUANT - L'ESTIMATION INVERSE DES COEFFICIENTS NECESSITE UNE GRANDE PRECISION DES MESURES DE SATURATION.
Author: Université Ibn Tofail. Faculté des sciences
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Languages : fr
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Book Description
Author: Sandrine Twagirimana
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Languages : fr
Pages : 99
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Book Description
Author: Damien Tedoldi
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'essor que connaît aujourd'hui la gestion intégrée des eaux pluviales s'accompagne d'un recours croissant à des techniques favorisant l'infiltration de l'eau “à la source”, disséminées sur des bassins versants urbains. Néanmoins, de telles pratiques suscitent des interrogations sur la capacité du sol à jouer le rôle de “filtre” vis-à-vis des polluants présents dans le ruissellement. Ces travaux de thèse s'intéressent à la contamination du sol par les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans ces dispositifs, avec trois objectifs : (i) évaluer les niveaux et l'étendue spatiale de la contamination, (ii) mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le devenir de ces contaminants dans le sol des ouvrages, et (iii) proposer des recommandations sur la conception et la maintenance de ces installations, afin de leur assurer un fonctionnement épuratoire durable.La première partie du travail consiste en une série d'investigations expérimentales sur dix sites d'étude aux caractéristiques contrastées, en service depuis plus de dix ans. Cette phase donne lieu à des cartographies de la contamination superficielle en éléments traces métalliques, puis à des profils verticaux de métaux et HAP, accompagnés de différentes variables explicatives. La distribution spatiale des métaux en surface, qui est toujours structurée autour de la zone d'arrivée de l'eau, porte la signature du fonctionnement hydraulique réel des dispositifs, et révèle le caractère non-uniforme de l'infiltration lors des événements pluvieux courants, qui représentent la plus grande partie du flux polluant à l'échelle annuelle. Dans la zone la plus contaminée des ouvrages, métaux et HAP présentent un enrichissement significatif sur 10 à 40 centimètres de profondeur. La rétention des contaminants résulte de la combinaison de processus physico-chimiques (adsorption) et mécaniques (sédimentation et filtration) ; leur importance relative peut être quantifiée grâce au déficit de zirconium dans le sédiment urbain par rapport au bruit de fond géochimique local. La variabilité inter-sites des niveaux de contamination s'explique à la fois par les capacités de rétention du sol et par les flux de polluants issus du bassin versant d'apport. Bien que les teneurs de surface excèdent, sur certains sites, les seuils internationaux de remédiation du sol pour des espaces “multifonctionnels”, la zone concernée représente -- latéralement et verticalement -- une région assez limitée dans les ouvrages.La seconde partie de la thèse consiste en une approche de modélisation, dont la finalité est de décrire l'évolution à long terme de la contamination du sol, et d'évaluer l'incidence de différentes pratiques de conception ou de gestion. Une analyse de sensibilité est d'abord mise en œuvre afin d'identifier les “éléments-clés” dans la description du système, et d'orienter le choix du modèle. Les résultats montrent qu'une mauvaise estimation de la dispersivité ou de l'isotherme d'adsorption du sol est susceptible de biaiser significativement la prévision des profils de contamination. Dans la suite du travail, on propose une méthode visant à décrire l'infiltration non-uniforme et la filtration des polluants particulaires. Le modèle ainsi construit est validé via une comparaison entre mesures et simulations sur l'un des sites d'étude faisant l'objet d'une nouvelle caractérisation approfondie. Enfin, une analyse de scénarios illustre les bénéfices d'un amendement de l'horizon superficiel par un matériau adsorbant, ainsi que d'une répartition homogène des flux d'eau en surface, en matière de durée de vie des installations et de fréquence d'intervention.
Author: Marcelo L. Larramendy
Publisher: BoD – Books on Demand
ISBN: 1838807535
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 300
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Book Description
This edited book, Soil Contamination - Threats and Sustainable Solutions, is intended to provide an update on different aspects of soil contamination exerted by a multiplicity of exogenous and endogenous causes. We hope that this book will continue to increase information from diverse sources and to give some real-life examples, extending the appreciation of the complexity of this subject in a way that may stimulate new approaches in relevant fields.
Author: Stuart Hill
Publisher: Birkhäuser
ISBN: 3034863101
Category : Science
Languages : en
Pages : 364
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