Caractérisation et modélisation du transport de polluants dans la zone non saturée : application à une friche industrielle

par Géraldine Picot

Thèse de doctorat en Science pour l'ingénieur. Génie civil

Sous la direction de Nor-Edine Abriak.

Soutenue en 2005

à l'Artois .

  • Titre traduit

    Characterization and modelling of contaminant's transport in unsaturated zone : application on industrial wasteland


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    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.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (176p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Artois (Béthune, Pas-de-Calais). Bibliothèque de Sciences appliquées.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005 ARTO 0209
  • Bibliothèque : Institut universitaire de technologie. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE 2005 PIC
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