Eau - BRGM

Nom du service émetteur
Mardi 27 mars 2012
Eau
Nom du service émetteur
Mardi 27 mars 2012
Modélisation mathématique de la spéléogenèse : une
approche hybride à partir de réseaux de fractures discrets
et de simulations hydrogéologiques
Antoine LAFARE - Thèse soutenue 23.12.2011 - Montpellier
>
>
>
Ecole doctorale, laboratoire :SIBAGHE, UMR HSM Montpellier II
Financeur(s) de la bourse doctorale : Région Languedoc Roussillon
et Brgm Carnot
Résultats majeurs :
• Simulation de la spéléogenèse d’un réseau de conduits à partir
d’un réseau de fractures générés à l’aide de REZO3D de manière
réaliste et de simulation hydrogéologique basée sur l’âge de l’eau
• Approche analogue cohérente avec simulations de
l’élargissement de fractures prenant en compte la dissolution
chimique des carbonates
• Validation de la méthode sur une fracture ainsi que sur une
couche avec fractures selon deux directions
• Perspectives pour application à cas réels
Journée des Doctorants
>2
Mardi 27 mars 2012
Caractérisation hydrogéophysique et
hydrogéochimique des aquifères profonds (>100m)
en domaine de socle (massif armoricain)
Clément ROQUES - 2ème année
¾ Master 2 « Géoingénierie de l’Environnement » option Hydrogéologie – Université
Paul Sabatier Toulouse
¾ O. Bour, L. Aquilina, L. Longuevergne et B. Dewandel
Ecole doctorale SDLM, Géosciences UMR 6118 CNRS, OSUR - Université Rennes 1
Financée par la Région Bretagne, le BRGM et l’OSUR
¾ Etat d’avancement des travaux : Site expérimental de St Brice en Coglès
(Dépt. Ille et Vilaine - Bretagne)
Caractérisation de l’état
naturel de l’aquifère
Méthodologie
pluridisciplinaire
de caractérisation
Caractérisation de l’état
sous contrainte (pompage
d’essai 9 semaines)
Modèle structural
de fonctionnement
hydrogéologique
Modélisation
hydrogéologique
+
hydromécanique
Aujourd’hui
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
Modélisation des hydrosystèmes
par approche systémique
Frédéric Bardolle - 2ème année
>
>
>
>
Ingénieur Génie Civil (ENSI Poitiers) ; Master Matériaux
Naturels, Eaux et Expertise Environnementale
École doctorale, laboratoire : ED Gay-Lussac, IC2MP
Financeurs de la bourse doctorale : Région Poitou-Charentes et
BRGM
État d’avancement des travaux :
Travaux effectués
- Étude théorique et bibliographique
- Développement d'un modèle sous MATLab
- Inversion du modèle (PSO)
Travaux à venir
- Comparaison avec un modèle maillé
- Amélioration de la prise en compte des
prélèvements
Journée des Doctorants
>2
Mardi 27 mars 2012
Caractérisation du transport dans un aquifère cristallin
fracturé sur un site expérimental en milieu tropical –
implications en matière de protection
Nicolas GUIHENEUF - 2ème année
>
Master Sciences de la Terre et Environnement - Hydrogéologie
(Rennes 1)
>
Ecole doctorale, laboratoire : Sciences de la Matière – UMR 6118
Géosciences Rennes
>
Financeur(s) de la bourse doctorale :
CIFRE – BRGM-Carnot
> Etat d’avancement des travaux
¾Modèle structural
•
•
•
¾ Deux comportements hydrodynamiques
Géologie
• Deux tests de pompage
• Analyse des dérivées
Géophysique
Profils de température • Modélisation
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
Incidence des bétoires et de la karstogenèse
des plateaux crayeux de la Haute Normandie
sur le fonctionnement hydrologique de
l’aquifère de la craie
Sanae El Janyani
Encadrants: J.P., Dupont, N., Dörfliger, N., Massei
Ecole doctorale/laboratoire : EdNBISE/ M2C
Financeur(s) de la bourse doctorale : Région Haute
Normandie et BRGM
3ème année
Mardi 27 mars 2012
Réaliser une modélisation spatiale des zones
sensibles aux développements de bétoires;
> Prédétermination des zones humides potentielles en
têtes de bassins versants à l'échelle régionale (IBK:
Indice de Beven Kirkby )
Les bétoires se localisent préférentiellement dans
les zones potentiellement humides.
Journée des Doctorants
Mardi
2012
Mardi2727mars
mars
2012
>8
Définir la variabilité spatiale des fonctions de transfert et
des paramètres de forçage associés aux différents
compartiments hydrologiques déjà identifiés ou à définir ;
> Le traitement des chroniques des réponses
hydrologiques (analyses en ondelettes; transformée
de Fourier; analyses spatiales SIG; test ANOVA)
•
A l’échelle du bassin versant
a)
a)
b)
b)
Absence de réponses événementielles significatives
aux épisodes pluvieux au niveau des piézomètres
de plateau tandis que cette composante est
significativement représentée en vallée.
Journée des Doctorants
Mardi
2012
Mardi2727mars
mars
2012
>9
Définir la variabilité spatiale des fonctions de transfert et
des paramètres de forçage associés aux différents
compartiments hydrologiques déjà identifiés ou à définir ;
> Le traitement des chroniques des réponses
hydrologiques (Analyses en ondelettes; transformée
de Fourier; analyses spatiales SIG; test ANOVA)
•
A l’échelle régionale
Aquifer power
F statistic
1 y
Sd (m)
Sd (%)
4‐12 yrs
1 y
4‐12 yrs
P‐value
CWF Thickness
F statistic
P‐value
3.495 0.025 2.812 0.053
QL Thickness
F statistic
P‐value
0.435 0.729
1.618 0.202 0.626 0.603 3.254 0.033 2.028 0.037 8.625 0.000
0.784 0.510
1.815 0.494 0.898 0.452 8.024 0.000 Les épaisseurs des argiles à silex et la puissance de
l’aquifère influencent la variabilité annuelle de la
piézomètrie.
Les épaisseurs de limons de plateau influencent la
variabilité pluriannuelle de la piézomètrie
Journée des Doctorants
Mardi
2012
Mardi2727mars
mars
2012
Définir la variabilité spatiale des fonctions de transfert et
des paramètres de forçage associés aux différents
compartiments hydrologiques déjà identifiés ou à définir ;
> Le traitement des chroniques des réponses
hydrologiques (Analyses en ondelettes; transformée
de Fourier; analyses spatiales SIG; test ANOVA)
•
A l’échelle régionale
SSW
La Seine
27
NNE
Flow direction
250
76
Elevation (m)
200
DEM
Piezometric level
150
100
1
50
2
0
3
-50
0
20
40
60
80
100
120
140
Distances (km)
Rôle des grands écoulements sur la variabilité annuelle et pluriannuelle :
• Faible distance d’écoulement : forte variabilité
• Longue distance d’écoulement : faible variabilité
Journée des Doctorants
Mardi
2012
Mardi2727mars
mars
2012
> 11
Identification des zones de la vulnérabilité en termes
d’évolution de la qualité et de la quantité de la ressource
dans les secteurs des plateaux de Haute Normandie;
> Suivi
bimensuel d’anciens puits situés à proximité
de la ligne de partage des bassins versants d’eaux
souterraines de la craie (analyses de NO3- et Cl-)
RSinkhole I
F2
Puits autours de Rocquemont (76)
(mg/l)
Nitrates
60
Chlorures
40
VZ
20
F1
SZ
0
1
River
2
3
4
5
6
Puits autours de Graveron-Semerville (27)
(mg/l)
Unsaturated Loess
Saturated Loess
Runoff
Nitrates
Chlorures
150
Unsaturated CWF
Unsaturated chalk
Saturated CWF
Saturated chalk
100
Infiltration
Karstic conduits
50
0
1
2
3
4
5
Rôle des formations superficielles et de la
fréquence spatiale des bétoires dans le stockage à
long terme des contaminants (nitrates et chlorures)
Journée des Doctorants
Mardi
2012
Mardi2727mars
mars
2012
> 12
Concevoir un modèle distribué de l’aquifère de la craie de
la région de Haute Normandie intégrant les hétérogénéités
et les différents contextes d’infiltration ;
> Modèle Marthe: exemple de modèle en régime
permanent de la période des hautes eaux 2001
Calcul en cours.
Journée des Doctorants
Mardi
2012
Mardi2727mars
mars
2012
> 13
Etat qualitatif des eaux
de la nappe du Val d’Orléans:
impact du changement climatique et
gestion durable de la ressource
Emmanuelle Joigneaux
Laboratoires: BRGM / ISTO , EDST Orléans
Financeurs : Région Centre / Carnot BRGM
Thèse soutenue à Orléans (ISTO) le 1/12/2011
Mardi 27 mars 2012
> Objectifs de la thèse
Comprendre le comportement des produits phytosanitaires
et pharmaceutiques dans un système hydrologique et
caractériser l’impact du changement climatique sur cet
hydrosystème
Æ Etat des lieux de la qualité des eaux souterraines et de
surface d’un système hydrologique
Æ Fonctionnement du réacteur géochimique de l’aquifère
à travers la détermination des mélanges d’eaux et le
devenir des polluants
Æ Impact d’un futur changement climatique qui affecterait
un des processus spécifiques de l’hydrosystème
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
> Résultats majeurs
•
Hydrosystème du Val d’Orléans = réacteur géochimique
avec entrées/sorties
• Grande diversité des polluants Æ création d’une base de
données pharmaceutiques + création de classes de
produits suivant leur comportement entre Loire et Source
•
Mélange des eaux dans le système karstique mis en
évidence par les isotopes : établissement d’un modèle
de fonctionnement général pour le comportement
d’autres molécules organiques
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
> Résultats majeurs
•
A l’échelle d’un système hydrologique : clefs pour
comprendre la réactivité chimique de micropolluants
dans un milieu réel , menacé d’une contamination de la
nappe par l’absorption des eaux de surface
• Devenir des inversions de courant :
Æ Reliées à l’occurrence de différents
types de temps,
déclencheurs ou non déclencheurs
Æ Simulation ARPEGE: moins de risque d’inversion de
courant
Æ Autres simulations: résultats contrastés suivant l’état
climatique spécifique au modèle
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
Biodiversité des eaux souterraines dans un gradient de
temps de résidence et d’influence anthropique.
Approches métagénomique et géochimiques couplées,
implications pour la gestion des aquifères
Sarah BEN MAAMAR - 1ère année
>
>
>
>
Master de Microbiologie Fondamentale et Appliquée (UBO – Brest).
ED Sciences De La Matière (SDLM) (Université Rennes 1),
Observatoire National des Sciences de l’Univers de Rennes
(OSUR) - Laboratoires Géosciences UMR 6118, et EcoBio UMR
6553.
Financeurs : BRGM – Région Bretagne
Objectifs : Diversité, activité, interactions des
communautés microbiennes dans les eaux souterraines
d’aquifères de socles fissurés-fracturés. Effets du temps
de résidence et du gradient de pollution en nitrates sur le
processus microbien de dénitrification.
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
Présence de sélénium dans les eaux souterraines,
application sur le bassin Artois-Picardie
Hind BENABDERRAZIQ - 2ème année
> Mastère spécialisé en génie de l’eau
> Ecole doctorale, laboratoire : ED SPI (Ecole doctorale sciences
pour l’ingénieur université Lille Nord-de-France),
LGCgE (Laboratoire
génie civil et géo-environnement)
> Financeurs
de la bourse doctorale : Agence de l’eau
Artois Picardie, Noréade, LMCU et BRGM
> Etat d’avancement des travaux :
Etat de l’art de la problématique et le lancement de la
campagne de mesure.
Journée des Doctorants
>2
Mardi 27 mars 2012
Temps de résidence des eaux
souterraines : comparaison des outils
de datation géochimiques et de la
modélisation couplée de l’écoulement
et du transport de soluté
Rajaa Mouloudi
Ecole doctorale : Géosciences et Ressources Naturelles
Financement : Brgm/Carnot
3ème année
Service EAU – UMR Sisyphe
Mardi 27 mars 2012
Problématique
Quelle est la signification physique des « âges » obtenus par les
modèles « globaux » de datation géochimique :
ƒ La connaissance d’un « âge » apparent implique-t-elle
nécessairement la connaissance d’un « temps de résidence »
d’une eau ?
ƒ Quelle est la signification de « l’âge » et du « temps de
résidence » d’une eau en hydrogéologie ?
ƒ Comment rendre cohérent l’approche géochimique et l’approche
de modélisation de l’écoulement couplée au transport de soluté ?
Mon étude consiste à comparer les informations
géochimiques (traceurs) et hydrodynamiques à l’aide des outils de
modélisation numérique afin d’obtenir une meilleure définition de
l’« âge » de l’eau et du temps de résidence
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
Aquifère multicouches Pliocène du Bienwald
Fig 2 : Coupe N-S de l’aquifère transfrontalier du Pliocène
L’aquifère supérieur du Quaternaire (Pléistocène) sables moyens
Un niveau intercalaire argileux à fort pourcentage de fines
L’aquifère médian du Pliocène sables fins à moyens
Un niveau intercalaire d’argiles et de limons
L’aquifère profond du Pliocène constitué de sables moyens à grossiers
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
Comparaison des âges
Les âges 14C augmentent dans le sens
de l’écoulement mais sont 10 à 20 fois
supérieurs aux âges déduits de la
vitesse de l’eau
Hypothèses :
-Rôle de la dispersion sur le transport
de 14C ?
-Rôle des aquitards sur les échanges
entre aquifères ?
-Rôle des failles sur les échanges
entre aquifères ?
-Rôle du substratum (Oligocène) ?
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
Epaisseur de l’aquifère (m)
Perte par diffusion 14C?
Facteur correctif k’/k en fonction des épaisseurs
de l’aquifère et de l’aquitard selon Sanford (1997)
83,2
81,2
235
436
-13
79,2
-16,2
73,8
-13,5
70
-15,1
69,3
-14,2
57,8
-15,2
58,3
des-13,6
Doctorants
42,4
642
1226
1663
1746
3246
3175
5808
Mardi 27 mars 2012
2010
2010
A0 = 85,6 pmc
-15,9
-14
2010
% carb. mod
A0 = 85,6 pmc
1999
% carb. mod
StII
GIII
AII
AIII
StIII
CIII
BieIII
EIII
DIII
Journée
BIII
1999
‰ vs PDB
1999
13
14
δ C (CITD) A C (CITD) Age/Alter
14
C
‰ vs PDB
13
14
δ C (CITD) A C (CITD) Age/Alter
14
C
-15,3
-15,5
-16,2
-14,4
-14,7
-15,2
-14,3
-15,8
-14,5
-13,8
88,6
85,6
85,4
83,9
75,3
71,8
70,9
66,5
58,3
43,5
-285
0
19
166
1060
1453
1558
2087
3175
5596
14
Age/Alter C +
Diffusion (k'/k=15)
1999
2010
15
27
-18
0
1
10
66
91
97
130
198
350
40
77
104
109
203
198
363
Δ T.d.r.
Epaisseur de l’aquitard (m)
-32
-27
-30
-10
-13
-12
-72
0
-13
Temps de résidence moyens
calculé à partir de l’activité
14C en 1999 et 2010
Conclusions/Perspectives :
Les écarts observés sur les âges obtenus à l’aide des deux approches
résultent :
- de la difficulté à obtenir des données représentatives du système étudié et
en quantité suffisante,
- de l ’ hétérogénéité des propriétés hydrodynamique et de transport des
aquifères
- de la complexité des flux et des mécanismes du transport
- du fait que les traceurs utilisés pour la datation ne font pas partie
intimement de la molécule d'eau (exception 3H), mais ils constituent des
solutés et à ce titre doivent-être simulé dans les modèles en couplant
l’écoulement au transport de soluté.
> Perspectives étude Bienwald :
Modéliser l’écoulement couplé au transport de solutés
ƒ 14C en incluant la possibilité d’un flux diffusif et/ou de drainance de carbone
mort provenant de l’aquitard des marnes oligocènes
ƒ 3H, CFCs, SF6, et Cl- traceurs d’eaux jeunes
et d’une activité anthropique
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
Instruments économiques pour la gestion décentralisée
des eaux souterraines à usage agricole en France
Anne-Gaëlle FIGUREAU - 1ère année
¾Ingénieur Agronome
¾Master 2 Recherche en Economie
de l’environnement
¾ Ecole Doctorale Economie et Gestion de
Montpellier, UMR G-EAU
>
Objectif de la thèse :
Elaborer des scénarios de gestion décentralisée de la
ressource en eau souterraine, intégrant des
instruments économiques (échange de quotas, taxe
ambiante,…) et adaptés à des contextes locaux français
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
Modélisation thermocinétique des processus de
transfert réactif intégrant les réactions
biogéochimiques dans le sol et le sous-sol
géologique.
Er-ray HOUSSINE - 1ère année
> Master 2 mention Physique, Chimie pour l’ingénierie,
spécialité Procédé pour la qualité de l’environnement
> Ecole doctorale, laboratoire :Ecole Doctorale Science et
technologies d'Orleans.
> Financeur de la bourse doctorale : Labex voltaire (ANR)
> Objectif de la thèse :
Intégrer la microbiologie dans les modèles du
transport réactif a travers le continuum zone non
saturée zone saturée en eau.
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2
Mécanismes du transfert-réactif des Nanoparticules
(NPs) en milieu naturel et anthropisé. Physico-chimie
interfaciale, agrégation, et réactivité géochimique.
Izzeddine SAMEUT BOUHAIK - 2ème année
>
>
>
M2 géomatériaux et Environnement à l'UMLV, Paris
Ecole Doctorale Sciences et Technologies de l'Université d'Orléans,
BRGM unité EAU-QAL
Financeurs de la bourse doctorale : BRGM - Région Centre
> Etat d’avancement des travaux :
•
•
1ère année de thèse : revue bibliographique des processus de
stabilité et de transport des nanoparticules existant à l’échelle
macroscopique qui dépendent des forces d’interaction interfaciales
et interparticulaires existant à l’échelle microscopique.
Dans la deuxième étape : modélisation des phénomènes d'interface
et des énergies d’interaction avec PhreeqC et Matlab.
Journée des Doctorants
Mardi 27 mars 2012
>2