Modélisation de l'impact du trafic routier sur la pollution de l'air et des eaux de ruissellement PDF Download
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Author: Masoud Fallah Shorshani
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Les émissions du trafic routier sont une des sources majeures de pollution dans les villes. La modélisation de la pollution de l'air et des eaux de ruissellement due aux émissions du trafic routier est essentielle pour comprendre les processus qui mènent à cette pollution et fournir les éléments d'information nécessaires au développement de politiques publiques efficaces pour la réduction des niveaux de pollution. L'objectif de cette thèse est d'évaluer la faisabilité et la pertinence de chaînes de modèles pour simuler l'impact du trafic routier sur la pollution de l'air et des eaux de ruissellement. La première partie a consisté à réaliser un état de l'art des outils de modélisation des différents phénomènes (trafic, émissions, pollution atmosphérique, qualité des eaux de ruissellement), mettant en exergue les enjeux liés à l'intégration des différents modèles pour constituer une chaîne cohérente en termes de polluants et d'échelles spatio-temporelles. Deux exemples de chaînes de modélisation ont été proposés, l'une statique avec des pas de temps horaires, la seconde envisageant une approche dynamique du trafic et des pollutions associées. Dans la deuxième partie de la thèse, des outils automatisés d'interfaçage ont été développés pour construire des chaînes de modèles. Ces chaînes de modèles ont ensuite été testées avec différents cas d'étude : (1) Couplage trafic / émissions avec une simulation d'une voie urbaine utilisant un modèle dynamique de trafic en lien avec des modèles d'émissions instantané et moyenné, (2) couplage émissions / pollution atmosphérique en bordure d'une autoroute, (3) couplages trafic / émissions / pollution atmosphérique en bordure d'une autoroute urbaine, (4) couplage émissions / pollution atmosphérique pour un quartier suburbain, (5) couplage dépôts atmosphériques / qualité des eaux de ruissellement pour un bassin versant suburbain, et finalement (6) une chaîne de modélisation complète avec couplages trafic / émissions /qualité de l'air et des eaux de ruissellement pour un bassin versant suburbain. Ces travaux ont permis à travers ces différents cas d'étude d'identifier les enjeux associés à l'intégration de modèles pour le calcul de la pollution de l'air et des eaux de ruissellement due au trafic routier en zone urbaine. Par ailleurs, ils fournissent une base solide pour le développement futur de modèles numériques intégrés de la pollution urbaine.
Author: Masoud Fallah Shorshani
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Les émissions du trafic routier sont une des sources majeures de pollution dans les villes. La modélisation de la pollution de l'air et des eaux de ruissellement due aux émissions du trafic routier est essentielle pour comprendre les processus qui mènent à cette pollution et fournir les éléments d'information nécessaires au développement de politiques publiques efficaces pour la réduction des niveaux de pollution. L'objectif de cette thèse est d'évaluer la faisabilité et la pertinence de chaînes de modèles pour simuler l'impact du trafic routier sur la pollution de l'air et des eaux de ruissellement. La première partie a consisté à réaliser un état de l'art des outils de modélisation des différents phénomènes (trafic, émissions, pollution atmosphérique, qualité des eaux de ruissellement), mettant en exergue les enjeux liés à l'intégration des différents modèles pour constituer une chaîne cohérente en termes de polluants et d'échelles spatio-temporelles. Deux exemples de chaînes de modélisation ont été proposés, l'une statique avec des pas de temps horaires, la seconde envisageant une approche dynamique du trafic et des pollutions associées. Dans la deuxième partie de la thèse, des outils automatisés d'interfaçage ont été développés pour construire des chaînes de modèles. Ces chaînes de modèles ont ensuite été testées avec différents cas d'étude : (1) Couplage trafic / émissions avec une simulation d'une voie urbaine utilisant un modèle dynamique de trafic en lien avec des modèles d'émissions instantané et moyenné, (2) couplage émissions / pollution atmosphérique en bordure d'une autoroute, (3) couplages trafic / émissions / pollution atmosphérique en bordure d'une autoroute urbaine, (4) couplage émissions / pollution atmosphérique pour un quartier suburbain, (5) couplage dépôts atmosphériques / qualité des eaux de ruissellement pour un bassin versant suburbain, et finalement (6) une chaîne de modélisation complète avec couplages trafic / émissions /qualité de l'air et des eaux de ruissellement pour un bassin versant suburbain. Ces travaux ont permis à travers ces différents cas d'étude d'identifier les enjeux associés à l'intégration de modèles pour le calcul de la pollution de l'air et des eaux de ruissellement due au trafic routier en zone urbaine. Par ailleurs, ils fournissent une base solide pour le développement futur de modèles numériques intégrés de la pollution urbaine.
Author: Régis Briant
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Le trafic routier contribue à la pollution atmosphérique aussi bien à proximité des voies avec des polluants tels que le dioxyde d'azote (NO2), les particules (PM) et certains composés organiques volatils (COV) qu'à des échelles spatiales plus grandes (pollution de fond urbaine et régionale) avec des polluants formés dans l'atmosphère tels que l'ozone (O3) et la fraction secondaire des particules. Étant donné les interactions entre pollution de proximité et pollution de fond, il est souhaitable de combiner en un seul outil de calcul des modèles à échelles locale et régionale. Cette méthode de modélisation multi-échelles a été largement utilisée pour simuler l'impact des émissions de cheminées (sources ponctuelles) avec des modèles de panache traités en sous-maille d'un modèle eulérien tri-dimensionnel. Cependant, une telle méthode n'est pas applicable à un réseau routier en raison des temps de calcul prohibitifs associés à la discrétisation d'une source linéique en un ensemble de sources ponctuelles. Par conséquent, une nouvelle méthode de modélisation multi-échelles a été développée, qui traite les panaches émis par des sources linéiques en sous-maille d'un modèle eulérien. Tout d'abord, une formulation améliorée d'un modèle gaussien de panache linéique a été développée. Ce nouveau modèle à ensuite fait l'objet d'une évaluation détaillée avec des mesures en proximité de routes ainsi qu'avec d'autres modèles gaussiens. La combinaison de ce modèle gaussien et d'un modèle eulérien (Polair3D) a été implémentée dans la plate-forme de modélisation Polyphemus. Les performances (temps de calcul et précision) du nouveau modèle de panache en sous-maille ont été évaluées et comparées aux performances des modèles gaussien et eulérien seuls. Ce modèle multi-échelles traite la chimie des oxydes d'azote (NOx) et des principaux COV. Le traitement multi-échelles a un effet important sur les concentrations de certains polluants en termes de pollutions de proximité et de fond urbain.
Author: Michel Legret
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ISBN: 9782720820168
Category : Pavements
Languages : fr
Pages : 109
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De 1996 à 2000, le thème de recherche sur la " pollution et l'impact d'eaux de ruissellement de chaussées " a couvert un ensemble de travaux concernant la caractérisation des eaux de ruissellement pluvial sur les chaussées autoroutières et urbaines ainsi que l'impact des infrastructures sur la qualité des sols et des hydrosystèmes. L'objectif de ce thème est de fournir des données nouvelles permettant d'aider à la gestion des eaux pluviales afin de réduire la pollution et l'impact sur les milieux naturels. Les travaux de recherche du thème ont été subdivisés en trois sujets : - le premier sujet se rapporte à l'étude de la pollution des eaux et sols liée au ruissellement sur les chaussées en rase campagne, et concerne notamment l'évaluation de l'origine et des flux de polluants dus au trafic routier ainsi que les mécanismes de dispersion de ces polluants dans l'environnement ; - le deuxième sujet concerne l'évaluation de l'impact des chaussées poreuses urbaines sur la qualité des eaux de ruissellement et du sol, en particulier à travers le suivi du fonctionnement de chaussées à structure réservoir et de l'étude du phénomène de colmatage de ces structures ; - enfin, le troisième sujet s'intéresse à l'approche biologique de l'impact des rejets d'eaux de ruissellement de chaussées sur les hydrosystèmes, en particulier par la mise en œuvre d'une nouvelle méthode d'évaluation de l'impact basée sur la mesure de l'activité d'un bio-indicateur particulier, le périphyton.
Author: Charbel Abdallah
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Languages : fr
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Face aux problèmes sanitaires et environnementaux liés à la pollution atmosphérique au Liban, les études se multiplient pour permettre une bonne compréhension de la situation, dont des mesures de la qualité de l'air et des études sur les émissions de polluants et sur la modélisation des concentrations dans l'atmosphère à l'aide du modèle de chimie transport (CTM) de WRF/Polyphemus. Pour modéliser la qualité de l'air au Liban, les études précédentes se sont heurtées à différentes difficultés dont : une surestimation des concentrations d'ozone d'un facteur 2 dans les résultats de la modélisation WRF/Polyphemus pour l'été 2012, un profil d'émission des COV issus du transport routier différent de ceux que l'on trouve dans les pays développés. De cela dérivent les objectifs de cette thèse : améliorer les performances de Polyphemus pour le Liban, notamment en améliorant la représentation des conditions aux limites du modèle, évaluer le modèle pour l'année 2014 vis-à-vis des nouvelles observations du réseau national de la qualité de l'air, mesurer les facteurs d'émissions du transport routier dans un tunnel à Beyrouth et les comparer aux données des pays développés. Afin d'améliorer les performances du CTM pour le Liban, cette thèse compare les concentrations simulées avec deux inventaires d'émissions différents et avec différentes méthodes de calcul des conditions aux limites. Pour les émissions, deux inventaires sont comparés : un inventaire récemment mise en place pour le Liban et l'inventaire d'émission global EDGAR-HTAP, qui combine des émissions mesurées pour les pays développés et des émissions modélisées pour les autres pays. Bien que cet inventaire soit couramment utilisé dans les modèles globaux de qualité de l'air d'importantes différences d'estimation et de distribution spatiale sont identifiées par rapport à l'inventaire spécifique du Liban. Dans les simulations des études précédentes réalisées sur le Liban, les conditions aux limites étaient obtenues à partir de simulations globales avec le modèle MOZART-4. Un domaine régional sur le Moyen-Orient est introduit dans la chaine de modélisation afin d'amortir le changement de résolution entre les résultats le modèle global (≥ 1°) et le domaine du Liban (0.055°). Ce changement a permis d'améliorer considérablement les résultats de la modélisation des polluants au Liban, surtout pour l'ozone. Cette nouvelle configuration de modélisation (domaines emboités, Moyen Orient puis Liban) est ensuite employée pour la modélisation de l'année 2014 et évaluée vis-à-vis des observations faites par le réseau national de mesure de la qualité de l'air. Les performances du modèle pour la représentation des polluants de qualité de l'air sont satisfaisantes par rapport aux indicateurs disponibles dans la littérature. Cependant, la modélisation météorologique pourrait être améliorée, et il serait souhaitable de prendre en compte l'impact sur les émissions des changements démographiques entre l'année pour laquelle l'inventaire a été conçu (2011) et l'année modélisée (2014) en raison du déplacement de population suite à la guerre en Syrie.En ce qui concerne des facteurs d'émission (FE) du transport routier, nous avons effectué une campagne de mesure au tunnel Salim Slam à Beyrouth en 2014. Les facteurs d'émissions de différents polluants (CO, NOx, PM2.5, COV) ont été mesurés pour l'ensemble du trafic. En comparaison à la littérature, les FE locaux sont toujours supérieurs aux FE des pays développés même s'ils ont tendances à être réduits par rapport aux valeurs mesurés en 2000 suites aux changements du parc automobile et son évolution.
Author: JEAN-FRANCOIS.. VINUESA
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Languages : fr
Pages : 240
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L'AUGMENTATION IMPORTANTE DES PRECURSEURS D'OZONE TROPOSPHERIQUE A ACCRU LA FREQUENCE DES EPISODES DE POLLUTION PHOTOCHIMIQUE DANS LES PAYS INDUSTRIALISES ET A AINSI MONTRE L'IMPORTANCE DE L'INFLUENCE DES EMISSIONS ANTHROPIQUES SUR LA QUALITE DE L'AIR. LE TRAFIC ROUTIER EST L'UNE DES PRINCIPALES CAUSES DE POLLUTION. DEUX VOIES D'ACTIONS PRINCIPALES SONT ENVISAGEABLES POUR EN LIMITER LES EMISSIONS : L'AMELIORATION DES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DES MOTEURS ET LA MODIFICATION DE LA COMPOSITION DES CARBURANTS. AINSI, LA REFORMULATION DES CARBURANTS ET L'ADJONCTION D'ADDITIFS OXYGENES PERMETTENT DE MODIFIER LA NATURE ET LA QUANTITE D'EMISSIONS. L'OBJECTIF PRINCIPAL DE CETTE ETUDE EST DE DETERMINER LES IMPACTS DE LA MODIFICATION DES CARBURANTS AUTOMOBILES SUR LA QUALITE DE L'AIR A L'AIDE D'UN MODELE DETERMINISTE (MODELE EZM). LES MODIFICATIONS DES EMISSIONS LIEES A L'UTILISATION DE CES CARBURANTS ONT ETE EVALUEES A L'ECHELLE LOCALE (STRASBOURG) ET REGIONALE (VALLEE DU RHIN SUPERIEUR). DES MODELISATIONS METEOROLOGIQUES ET CHIMIQUES ONT ETE REALISEES A L'AIDE DU MODELE EZM EN UTILISANT LES CADASTRES D'EMISSIONS MODIFIES POUR L'EPISODE DE POLLUTION DE MAI 1998. LES RESULTATS MONTRENT QUE LES NIVEAUX D'OZONE TROPOSPHERIQUE ET DE COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS (COV) DIMINUENT AUX ECHELLES REGIONALE ET LOCALE, QUE CEUX DE NO X AUGMENTENT DAVANTAGE A L'ECHELLE REGIONALE QUE LOCALE ET QUE LE CO DIMINUE AU NIVEAU LOCAL POUR AUGMENTER SUR LA REGION. CES SIMULATIONS ONT EGALEMENT REVELE L'IMPORTANCE DE LA NOTION D'ECHELLE DANS LA REALISATION DES ETUDES D'IMPACT. CETTE THESE A AUSSI PERMIS D'ETOFFER LA PLATE-FORME DE MODELISATION DU LABORATOIRE EN TESTANT LA SENSIBILITE DES MODELES EXISTANTS, EN IMPLANTANT DE NOUVEAUX MODELES, EN METTANT EN PLACE UN ENSEMBLE D'OUTILS DE TRAITEMENT DE DONNEES (DONNEES D'ENTREES ET RESULTATS) ET EN SIMULANT PLUSIEURS EPISODES NOTAMMENT CEUX DE SEPTEMBRE 1992 ET DE MAI 1998.
Author: Frantz-Éric Dreesen
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Languages : fr
Pages : 0
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Les contaminants émis par le transport routier contribuent à la pollution atmosphérique et affectent la qualité de l’air. Le MELCCFP (Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, des Faunes et Parcs) dispose d’une station de mesure de la qualité de l’air à proximité de l’autoroute Henri-IV (Québec). Cette station permet notamment d’évaluer l’influence du trafic routier sur la qualité de l’air. Les concentrations de NO2, NO, CO, SO2, O3, PM2,5, BC, la vitesse du vent et la température pour la période 2020 et 2021 ont été mesurés par la station. Les objectifs de cette étude sont d’évaluer la relation entre le trafic routier et la concentration des polluants en tenant compte de la température ainsi que de la vitesse du vent, puis de calculer l’indice de la qualité de l’air selon la méthode du MELCCFP. Les principaux résultats sont que le trafic routier a baissé de 15% et 47%, en mars et avril 2020 (c.-à-d. lors du confinement due à la COVID-19). La concentration de NO2 et PM2,5 en mars et avril 2020 a diminué respectivement de 32% et 25%, puis de 27% et 11% comparé à la même période en 2021. Les tests de corrélation ont indiqué que le trafic était corrélé à NO, CO et SO2 et que cette corrélation augmentait lorsque le vent était fort, en provenance de l’autoroute et pendant l’hiver. Le bilan de la qualité de l’air, en pourcentage de temps, était plus de 80% bon en 2020 et 2021.
Author: LUIZ AUGUSTO.. KAUARK LEITE
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Languages : fr
Pages : 451
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LE PREMIER OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST DE CONTRIBUER A L'EVALUATION DES DEUX APPROCHES, EMPIRIQUE ET CONCEPTUELLE, DE MODELISATION DU TRANSPORT DE POLLUANTS DIFFUS D'ORIGINE AGRICOLE QUANT A LEUR CAPACITE DE REPRESENTER L'EVOLUTION TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS ET DES FLUX DES MES, DES NITRATES ET DU PHOSPHORE A L'EXUTOIRE D'UN BASSIN VERSANT AGRICOLE. NOUS AVONS VALIDE DEUX MODELES REPRESENTATIFS DE CHACUNE DES APPROCHES; LE PREMIER MODELE EST INSPIRE DES MODELES CREAMS ET SWRRB ET LE DEUXIEME EST LE HSPF. LE DEUXIEME OBJECTIF EST D'ANALYSER L'UTILITE DES MODELES MATHEMATIQUES DANS LA GESTION DE LA POLLUTION AGRICOLE PAR RAPPORT A CINQ PROBLEMES AUXQUELS SONT CONFRONTES LES GESTIONNAIRES: CALCUL DES FLUX POLLUANTS, EVALUATION DU RISQUE DE DEPASSEMENT D'UNE CONCENTRATION, DESCRIPTION DE MECANISMES DE TRANSPORT DE POLLUANTS, DETERMINATION ET QUANTIFICATION DES SOURCES DE POLLUANTS ET EVALUATION DE L'IMPACT SUR LA QUALITE DE L'EAU DES CHANGEMENTS DES PRATIQUES AGRICOLES
Author: Saja Al Ali
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Languages : en
Pages : 0
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Book Description
La maîtrise de la contamination générée par temps de pluie en milieu urbain constitue un enjeu environnemental important pour limiter la dégradation des milieux aquatiques superficiels. Les outils de modélisation traditionnelle utilisés pour estimer les flux de polluants dans les eaux de ruissellement sont jugés insuffisants dans leur capacité à reproduire les dynamiques des polluants à l'exutoire. Cela est souvent lié au manque de connaissances précises sur les processus en jeu d'une part, et d'autre part aux difficultés d'acquérir des bases de données représentatives et en continu sur des sites réels. Cette thèse a donc pour objectif d'améliorer l'état de la modélisation de la qualité. Elle vise en particulier le développement d'un outil de modélisation conceptuelle de la qualité des eaux de ruissellement à l'échelle du quartier, à partir d'une compréhension approfondie des processus d'accumulation et de lessivage. La simulation des pollutogrammes de matières en suspension (MES) à l'avaloir du bassin versant routier avec les modèles conceptuels d'accumulation-lessivage montre la faible performance des modèles pour estimer les dynamiques d'émissions de MES pour des longues périodes ; la variabilité du processus d'accumulation est le responsable principal de l'inadéquation de ces modèles. L'évaluation de la contribution des retombées atmosphériques sèches à la contamination des eaux de ruissellement en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) et métaux montrent que l'atmosphère ne joue qu'un rôle très mineur dans la contamination des eaux de ruissellement par ces substances. Ainsi le couplage des modèles atmosphériques, qui ne tiennent pas compte des émissions directes liées au trafic, avec les modèles de qualité de l'eau, ne semble pas très pertinent dans l'objectif d'améliorer la prédiction de la contamination des eaux pluviales à l'exutoire. L'investigation à la micro-échelle du mécanisme de lessivage montre que les particules fines sont les plus susceptibles d'être mobilisées par le ruissellement. Cette étude a été menée en utilisant un simulateur de pluie innovant qui présente les avantages d'être mobile et léger, et la possibilité d'avoir des enregistrements en ligne du débit et de la turbidité. Les nouvelles connaissances acquises sur les processus soulignent une grande variabilité qui remet en cause l'intérêt de leur modélisation avec des approches déterministes. Ces connaissances sont intégrées à l'échelle du quartier pour développer un outil de modélisation conceptuelle basé sur une approche stochastique d'estimation de la concentration moyenne de MES et des paramètres de qualité. Le modèle développé est intégré dans le modèle hydrologique URBS. L'application de ce modèle permet d'intégrer la variabilité spatiale et temporelle des émissions en distinguant les contributions de chaque occupation du sol. Les résultats sont prometteurs en termes d'estimation des niveaux de concentration de MES à l'exutoire du bassin versant et de réplication du comportement général de la dynamique de MES, cependant des améliorations peuvent être envisagés pour consolider l'approche et améliorer ses prédictions. La comparaison de ce modèle avec des approches de modélisation empirique globale, conceptuelle semi-distribuée et physique distribuée, montre qu'en termes de pouvoir prédictif et de fiabilité, l'approche URBS-stochastique en parallèle avec l'approche de modélisation physique distribuée sont les plus performantes. En termes de simplicité d'implémentation et d'ajustement entre les observations et les simulations, les approches de modélisation empirique globale et conceptuelle semi-distribuée sont les plus puissantes. A l'issue de cette comparaison, il est clair qu'il n'existe pas un modèle parfait qui couvre toutes les caractéristiques de la modélisation de la qualité des eaux de ruissellement. Le choix de l'approche de modélisation la plus appropriée doit se faire en fonction des objectifs attendus par le modélisateur.
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Languages : fr
Pages : 70
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Book Description
Author: Erij Ben Slimene
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Languages : fr
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Book Description
Les bassins d'infiltration font partie intégrante des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales en milieu urbain. Néanmoins, la potentialité de transfert de polluants vers la nappe est accrue en cas d'écoulements préférentiels dans les sols sous-jacents. Une bonne compréhension du couplage entre processus d'écoulements préférentiels en zone vadose et mécanismes géochimiques est requise. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du suivi d'un bassin d'infiltration depuis plusieurs dizaines d'années de fonctionnement. Le site d'étude est situé sur le dépôt fluvioglaciaire hétérogène couvrant une grande partie de la région lyonnaise. Des auscultations sur une fosse sous le bassin (section 13.5m*2.5m) ont mis en évidence une régionalisation particulière de la pollution dans le sol. Cette étude s'appuie sur une étude numérique visant à identifier l'origine de la régionalisation des polluants et à la relier aux écoulements préférentiels résultant des hétérogénéités lithologiques. En amont de l'étude numérique, les lithofaciès sont complètement caractérisés aux regards de leurs propriétés hydrodynamiques, hydrodispersives et géochimiques. La modélisation numérique permet de souligner l'établissement de cheminements préférentiels en lien avec le contraste de propriétés hydrodynamiques, notamment lorsque de faibles débits sont appliqués en surface. Le rôle de chaque lithofaciès et de l'architecture du dépôt (stratification et inclusions) est clairement identifié. Les répercussions de tels écoulements sur les transferts non réactifs sont ensuite investiguées en combinant l'influence des écoulements préférentiels et le fractionnement de l'eau en fractions mobile et immobile résultant de l'hétérogénéité intrinsèque au sein de chaque lithofaciès. Enfin, ces processus physiques sont couplés à la réactivité géochimique pour le cas d'un polluant modèle (le cuivre) en prenant en compte la réactivité différentielle des lithofaciès. Ces résultats permettent de générer un modèle conceptuel d'écoulements préférentiels et de transfert de masse en milieu fortement hétérogène.
