Etude des interactions hydrodynamiques et colmatage dans des milieux très perméables

Hydrodynamic interactions and clogging study in highly permeable porous media

• Auteur / Autrice : Manel Jouini
• Direction : Gérald Debenest, Amel Soualmia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Surfaces Interfaces Continentales Hydrologie
• Date : Soutenance le 09/04/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec Université de Carthage (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique des fluides de Toulouse (1930-....)
• Jury : Président / Présidente : Elies Hamza
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérald Debenest, Amel Soualmia, Elies Hamza, Patrice Creux, Abdellatif Ouahsine, Samir Ennour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrice Creux, Abdellatif Ouahsine

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrologie

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Milieu macro-poreux

Écoulement turbulent

Transport et dépôt

Canal expérimentale

Perméamètre

Simulation

Macro porous media

Turbulent flow

Transport et deposition

Experimental flume

Permeameter

Simulation

Résumé

La Société le Nickel ’SLN’ est l’un des plus grands exploitants de nickel en Nouvelle Calédonie. Le Stockage des déchets de l’exploitation minière sur le site d’exploitation se fait sous forme de tas manufacturés appelés versants. Pour assurer la stabilité de ces versants, il est nécessaire d’assurer un stockage hors d’eau de ces stériles miniers. Pour se faire, une mise en place des ouvrages en enrochement enterrés se fait au fur et à mesure de l’avancement des travaux d’installation des versants. Le rôle de ces ouvrages enterrés est de maintenir l’écoulement d’eau à travers le milieu poreux. Le premier objectif de la thèse est donc de mieux comprendre les interactions hydrodynamiques dans les milieux très perméables dans le cas d’écoulements pleinement turbulents. La première partie de ce travail concerne une étude expérimentale menée à l’Institut National Agronomique de Tunisie (INAT) mais aussi à l’Institut de mécanique de fluide de Toulouse (IMFT) dont le but est d’étudier à la fois l’évolution de la ligne d’eau dans les milieux macroporeux et la variation de la perméabilité de ces derniers en fonction du nombre de Reynolds. Des simulations avec des modèles de perte de charge les plus utilisés dans la littérature ont été effectuées, pour tester leur capacité à reproduire la ligne d’eau dans les conditions de nos expériences. Les deux relations de Forchheimer (1901) et d’Ergun (1952) donnent des résultats proches de nos expériences avec des valeurs de coefficients adaptés pour notre cas, alors que la relation de Barree et Conway (2004) ne semble pas reproduire les résultats attendus. L’eau qui circule dans les ouvrages enterrés est une eau chargée d’où l’intérêt d’étudier le transport sédimentaire dans ces milieux macroporeux. Pour se faire, une étude expérimentale a été réalisée sur le transport et le dépôt des particules dans des milieux synthétiques constitués de particules de diamètre moyen de 15 cm

The 'SLN' Company is one of the largest nickel operators in New Caledonia. The mining wastestorage at the operation site is as a slope. To ensure the stability of these slopes, it is necessary toensure an out of water storage of the waste rock. To do that, an underground rockfillimplementation is installed. The purpose of these buried structures is to maintain the flow of waterthrough its pores. The first objective of the thesis is to better understand the hydrodynamicinteractions in highly permeable porous media and in case of fully turbulent flows. The first part ofthis work relates to an experimental study carried out at the National Agronomic Institute of Tunisia(INAT) and the Institute of Fluid Mechanics of Toulouse (IMFT) whose aim is to study the waterprofile evolution in macro porous media and the permeability variation as a function of theReynolds number. Simulations with the most widely used pressure drop relationships in theliterature were performed to check their ability to reproduce our experimental water profile. Thetwo relations of Forchheimer (1901) and Ergun (1952) give the most satisfactory results withadapted coefficients values for our case, whereas the Barree and Conway (2004) formula doesn’tseems to give expected results. Given that the circulating water in these buried structures is acharged water, we studied the sedimentary transport in macro porous media. To do this, anexperimental study was carried out on the transport and deposition of particles in the studiedporous media which mean diameter is d=15 cm.