Théorie de l'électrofiltration : nouveaux développements, validations expérimentales et applications à l'hydrogéologie et au volcanisme

par Agnès Crespy

Thèse de doctorat en Géosciences de l'environnement

Sous la direction de André Revil et de Pierre Henry.

Soutenue en 2008

à Aix-Marseille 3 .


  • Résumé

    La méthode de polarisation spontanée (PS) consiste en la mesure du potentiel électrique naturellement présent dans le sol. Elle est la seule méthode sensible aux écoulements d'eau souterrains. Les principaux objectifs de cette thèse ont été de (1) déterminer l'influence de la conductivité de surface et du régime d'écoulement sur le coefficient de couplage électrocinétique (paramètre crucial pour l'interprétation des signaux de PS), (2) de montrer l'efficacité de la PS dans la mise en évidence des phénomènes hydromécaniques et (3) de caractériser les écoulements de fluides en contexte volcanique. Nous avons développé un modèle corrigeant le coefficient de couplage électrocinétique à la fois des effets de la conductivité de surface et du nombre de Reynolds. La validité de ce modèle a été confirmée grâce à des expériences réalisées sur billes de verre. Lors d'expériences en cuve, la méthode du potentiel spontané associée à un appareillage de haute sensibilité nous a permis de caractériser la signature électrique liée à des phénomènes hydromécaniques. Utilisées à partir des enregistrements de PS réalisés à la surface de la cuve les méthodes d'analyse en ondelettes et d'intercorrelation ont montré la nature dipolaire de la source électrique liée à de telles perturbations et ont permis sa localisation. Sur le Stromboli en Italie, nous avons utilisé une approximation au premier ordre de la relation entre l'épaisseur de la zone vadose et l'anomalie de PS afin de déterminer la profondeur d'un aquifère situé sur le flanc est du volcan.

  • Titre traduit

    Theory of electrofiltration : new developments, experimental validations, hydrogeology and volcanism applications


  • Résumé

    The self-potential method consists on the passive measurement of the electrical potential distribution at the ground surface of the Earth. This is the only method thqt is sensitive to the flow of the ground water. The main objectives of this work were (1) to determine the influence of the surface conductivity and the flow regime upon the streaming coupling coefficient (a critical parameter to interpret SP signals), (2) to show the efficiency of the SP in the localization of hydromechanical disturbances, (3) to characterize ground water flow and aquifers in a volcanic context. For indifferent electrolytes, like sodium chloride, we derived two simple scaling laws for the dependence of the streaming potential coupling coefficient with the surface conductivity and Reynolds number. The validity of these laws was checked successfully against a new set of experimental data using glass bead. In sandbox experiments, the self-potential method associated with a high sensitivity equipment has enabled us to characterize the electrostatic signature of hydromechanical disturbances. The wavelet analysis and the cross-correlation method showed the dipolar nature of the electrical source linked to such disturbances and can be used to locate the source. On Stromboli in Italy, we used a relationship between the thickness of the vadose zone and the self-potential anomaly to determine the shape of the water table along the flank of the volcano.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2009 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Théorie de l'électrofiltration : nouveaux développements, validations expérimentales et applications à l'hydrogéologie et au volcanisme

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  • Détails : 1 vol. (294 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 281-290

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  • Cote : 200071526

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