Tomographie hydraulique, théorie et applications

par Abdellahi Soueid Ahmed

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Abderrahim Jardani.

Soutenue en 2015

à Rouen , en partenariat avec Morphodynamique continentale et côtière (Caen) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les ressources en eaux souterraines constituent la principale source d'approvisionnement en eau potable. La protection de ces ressources nécessite l'étude et la compréhension du fonctionnement des aquifères souterrains. Ainsi, toute étude rigoureuse d'un aquifère doit nécessairement inclure une étape de caractérisation des paramètres hydrauliques de celui-ci, à savoir le coefficient d'emmagasinement et la conductivité hydraulique. En effet, les transferts hydriques et le transport des contaminants dans les aquifères sont gouvernés par des lois physiques bien connues. Cependant, le sens des transferts hydriques, leurs vitesses et la propagation des contaminants dépendent directement des hétérogénéités des aquifères. Durant les deux dernières décennies, l'imagerie des distributions spatiales des paramètres hydrauliques a connu un grand tournant suite à l'introduction d'une nouvelle approche dite tomographie hydraulique. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à l'implémentation, l'application et l'amélioration de la tomographie hydraulique en la combinant avec des méthodes géophysiques notamment la méthode du potentiel spontané. Ainsi nous avons montré que la méthode du potentiel spontané pouvait être utilisée pour estimer la vitesse des écoulements des eaux souterraines à partir de la distribution de densité de courant électrique. Dans le cadre de la caractérisation des aquifères, nous avons démontré sur des cas synthétiques représentatifs des conditions réelles du terrain que la méthode de potentiel spontané pouvait pallier le manque d'informations hydrauliques dues à une faible densité de piézomètres. Nous avons également montré que l'inversion jointe des données de potentiel spontané et des données piézométriques améliore la résolution des modèles inversés du champ d'emmagasinement spécifique qui est connu pour la faiblesse de sa sensibilité aux données piézométriques collectées lors des campagnes de tomographie hydraulique classique toute seule. Dans le cadre de développement de codes, plusieurs codes numériques utilisant de nouvelles approches d'inversion ont été implémentés et mis à la disposition de la communauté hydrogéophysique


  • Résumé

    Groundwater resources are considered as the main source of drinking water supplies. The protection of thes natural resources requires studying and understanding the functioning of groundwater aquifers. Thus, any rigorous groundwater investigation should include characterizing aquifer's hydraulic parameters such as specific storage and hydraulic conductivity. Indeed, the water transfer mechanisms and the transport of contaminants in aquifers are governed by well-known physical laws. However, the groundwater's flow mechanisms, their velocities, and the propagation of the contaminants depend chiefly on the heterogeneities of the aquifer's properties. Ruring the last two decades, the imagery of the spatial distributions of the hydraulic parameters have known a turning point after the introduction of a new approach called hydraulic tomography. During this PhD project, we worked on its implementation, the application, and the improvement of hydraulic tomography by coupling it with geophysical techniques particularly the self-potential method. In this sense, we demonstrated tha the self-potential method can be used to estimate the groundwater flow velocity from the distribution of the electrical current density. In the aquifer characterization framework, and through some synthetic cases which reflect the real field conditions, we proved that the self-potential method can help addressing the issue of the lack of hydraulic information due to the low density of available boreholes. We also showed that the joint inversion of streaming potential data and hydraulic head data increases the resolution of the inverted models of the specific storage, which is known for having low sensitivity to hydraulic head measurements. In the code development framework, several numerical codes using novel inversion approaches were implemented and made available to the hydro-geophysics community

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  • Détails : 1 vol. (199 p.)
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  • Annexes : Bibliogr. 219 références

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 15/ROUE/S044

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2015 ROUE S044
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