Transposition de paramètres estimés par inversion d'un modèle hydrodynamique bidimensionnel à un modèle de transport de soluté tridimensionnel : méthodologie et application à un aquifère alluvial

Transposition of parameters estimated by inversion of a two-dimensional hydrodynamic model to a three-dimensional solute transport model : methodology and application to an alluvial aquifer

• Auteur / Autrice : Dimitri Rambourg
• Direction : Philippe Ackerer, Olivier Bildstein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'Univers
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'hydrologie et de géochimie de Strasbourg (1997-2020)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Plagnes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thorsten Wagener, François Renard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Plagnes, Gérard Massonnat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centre nucléaire industriel de Marcoule

Pollution de l'eau

Modèles mathématiques

Écoulement (hydrologie)

Mots clés libres

Hydrogéologie

Méthodes numériques

Ecoulement et transport dans un aquifère non-saturé

Hydrogeology

Computational methods

Flow and transport in an unsaturated aquifer

Résumé

La thèse propose un outil de modélisation des écoulements et du transport des polluants dissous dans les aquifères, avec un exemple d’application au site du CEA de Marcoule (Gard). Les développements méthodologiques et l’application au site d’étude s’échelonnent en trois phases. Une inversion des paramètres hydrodynamiques de l’aquifère en 2D, avec une formulation adaptée au contexte du site d’étude (contrainte de la topographie complexe du substratum de l’aquifère, intégration de données géologiques à grande échelle), permet de reproduire avec fidélité et robustesse le comportement de la nappe alluviale au droit de Marcoule. Des modèles hydrogéologiques 3D sont ensuite construits en procédant à l’interpolation de données de sondage via deux méthodes (une approche stochastique et une approche déterministe). La paramétrisation des hétérogénéités produites par l’interpolation exploite les valeurs de transmissivité issues de l’inversion 2D. Pour finir, le modèle hydrogéologique paramétré est exploité pour simuler d’écoulement et de transport de contaminants dissous en trois dimensions, en zone saturée et en zone insaturée.

The thesis proposes a tool for modelling flows and the transport of dissolved pollutants in aquifers, with an example of application to the CEA site at Marcoule (Gard). The methodological developments and the application to the study site are divided into three phases. An inversion of the hydrodynamic parameters of the aquifer in 2D, with a formulation adapted to the context of the study site (constraint of the complex topography of the aquifer bedrock, integration of large-scale geological data), allows the behaviour of the alluvial water table at Marcoule to be reproduced with fidelity and robustness. 3D hydrogeological models are then constructed by interpolating borehole data using two methods (a stochastic approach and a deterministic approach). The parameterisation of the heterogeneities produced by the interpolation exploits the 2D inversion’s transmissivity values. Finally, the parameterised hydrogeological model is used to simulate the flow and transport of dissolved contaminants in three dimensions, in the saturated zone and the vadose zone.