research

Étude hydrogéophysique de l'infiltration dans un remblai hétérogène urbain

Abstract

L'objectif du projet est d'étudier l'apport des méthodes géophysiques couplées à une modélisation de l'écoulement à la compréhension de l'hydrodynamique des milieux fortement hétérogènes, en l'occurrence les remblais urbains, dans l'optique de la protection des nappes souterraines. Les remblais urbains sont généralement constitués d'un mélange hétérogène de sol et de différents matériaux (débris, matériaux de construction...). Ils sont fréquemment considérés comme des terrains contaminés dans la plupart des législations. En outre, la structure hétérogène de ces remblais, et donc leur influence sur l'écoulement de l'eau en leur sein, rend difficile sa caractérisation par des méthodes conventionnelles basées sur le forage de puits. Contrairement aux méthodes conventionnelles, les méthodes géophysiques peuvent échantillonner un plus grand volume de sol tout en produisant une forte densité de mesures. Elles comblent ainsi le manque de données laissé par les méthodes conventionnelles. Pour caractériser l'influence de ces structures hétérogènes sur la dynamique des flux, une infiltration contrôlée à grande échelle a été réalisée et suivie par tomographie de résistivité électrique (TRE). L'appareil utilisé pour la TRE était un résistivimétre Syscal Pro (IRIS instruments). La zone d'étude est un terrain de 5x4 m-. L'épaisseur du remblai sur la zone est de 2.5 à 3m. L'irrigation s'est faite à l'aide d'un simulateur de pluie à une intensité de 31 mm/h durant une heure. Des mesures de résistivité ont ensuite été effectuées. Un ensemble de 9x7 électrodes espacées de Im ont été implantés en surface et 30 autres dans des forages creusés aux quatre coins du site et au centre. Des mesures de teneur en eau ont été prises en 4 points et à différentes profondeurs pour confirmer les variations observées en résistivité. À la suite de l'infiltration, le site a été excavé pour vérifier l'interprétation géophysique. Des échantillons ont été prélevés dans les différents matériaux identifiés et leurs propriétés de rétention déterminées à l'aide du modèle d'Arya et Paris (1981) en vue d'une modélisation de la partie non saturée du remblai. L'inversion des données a été effectuée avec un algorithme d'inversion 4D. Les données sont considérées comme une fonction de l'espace (x, y, z) et du temps (t). L'ensemble des données est inversé simultanément afin d'obtenir des modèles de sous-sol en un seul processus d'inversion. Les résultats indiquent l'intérêt de la TRE pour caractériser l'infiltration dans ces milieux très hétérogènes. Les cartes de résistivité montrent que l'écoulement est contrôlé par la répartition des différents matériaux dans le remblai. Elles permettent ainsi l'identification des zones d'écoulement préférentiel. Une modélisation de résistivité a été faite avec le logiciel Res3dmod afin de valider les mesures de terrain et d'améliorer l'interprétation des données. Les résistivités du modèle ont été estimées à l'aide du modèle de Mualem et Friedman (1981 ). Sur la base des observations de terrain effectuées après l'excavation du site, le modèle hydrogéologique développé met en évidence un écoulement contrôlé par l'hétérogénéité

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