Ce travail finalisé en 1975 apporte une contribution synthétique à l'hydrogéologie et à la géotechnique de la vallée de l'Isère au NE de Grenoble.

La plaine alluviale du Rhône entre la Balme et Saint Genix-sur-Guiers, d'orientation Nord-Sud, se développe dans le prolongement septentrional du Bas-Dauphiné. Sa partie savoyarde est bordée à l'Ouest par le chainon mésozoïque calcaire du Mont Tournier (prolongement méridional du Jura) et au Sud-Ouest par les collines molassiques de Saint-Génix-sur-Guiers. Le remplissage alluvial, défini par l'étude géophysique et par les sondages mécaniques, est formé d'une forte épaisseur d'argiles lacustres que surmonte un réservoir aquifère, d'une dizaine de mètres d'épaisseur dont les paramètres hydrodynamiques (T,S,K) ont été estimés au moyen d'essais de pompage et des variations naturelles du niveau de la nappe. L'étude piezométrique permet de définir le comportement de la nappe alluviale dans les trois secteurs que délimite le Rhône. L'étude hydrodynamique et hydrochimique des émergences karstiques effectuée conjointement avec l'étude hydroclimatique du Mont Tournier permet d'envisager en raison d'un bilan hydrogéologique déficitaire, l'existence de pertes, non visibles, en liaison avec la nappe alluviale. Les eaux de la nappe de type bicarbonnaté calcique ont des caractéristiques chimiques influencées par leurs différents types d'alimentation: le Rhône, le massif karstique du Mont Tournier, les versants molassiques, le Guiers et par l'activité anthropique (nitrates d'origine agricole et chlorures desodium provenant de l'épandage sur les routes).

Nous caractérisons en laboratoire le transport de solutés dans une fracture unique à paroi inférieure poreuse et l'interaction fracture-matrice durant ce transport. Notre dispositif expérimental en Plexiglas est constitué d'une fracture synthétique (100 cm de long, 5 cm de large, 0,5 cm de haut) présentant une interface inférieure imperméable (Plexiglas) ou perméable (couche de billes de verre). Un flux d'eau est imposé à travers la fracture à des vitesses moyennes contrôlées (~1 mm/s). Un système d'injection de colorant simule au centre de la fracture une source ponctuelle de contaminant, dont la migration est décrite par l'évolution spatio-temporelle de la concentration grâce à un système de mesures optiques. Le dispositif s'est révélé bien adapté à l'étude du couplage densitaire entre écoulement et transport dans une fracture imperméable en régime pré-asymptotique. La mesure à intervalles réguliers du flux massique advectif bidimensionnel associé au panache de soluté permet d'établir des profils de la masse m(x) qui traverse une section de fracture transverse à l'écoulement à la position longitudinale x. Une quantité de soluté piégée à la surface du milieu poreux, même sans réelle diffusion dans le milieu, est « vue » par le dispositif de mesure comme de la masse perdue, et donc échangée. Des pertes de masses significatives par rapport à notre incertitude expérimentales sont mesurées pour une fracture dont la paroi inférieure poreuse présente une rugosité ondulée. Cette configuration géométrique crée des zones de faibles vitesses permettant le piégeage superficiel d'une partie du soluté (jusqu'à 30%). Les effets gravitaires jouent un rôle prépondérant dans ce processus.

La rupture des versants rocheux est une source de risque majeur dans toutes les régions montagneuses. Les terrains métamorphiques anisotropes présentent tout l'éventail des mécanismes de déformation, lesquels sont analysés dans la première partie de ce travail à partir d'exemples européens. L'étude pluridisciplinaire des" Ruines de Séchilienne ", présentée en seconde partie, revêt un intérêt particulier du fait de la complexité du phénomène et par l'ampleur des moyens d'auscultation et de surveillance mis en oeuvre pendant une décennie (1988-1998). L'approche géologique a permis une description fine de la structure du versant à toutes les échelles. L'approche géomécanique a consisté à élaborer un modèle structural simplifié et à tester numériquement différentes hypothèses par la méthodes des éléments distincts. Ceci nous autorise à proposer un mécanisme en accord qualitatif avec les observations de terrain et les mesures de déplacement. Ce mécanisme de "rupture interne ", contrôlé par les grandes familles de discontinuités préexistantes, induit des concentrations de contrainte et des efforts de traction pouvant provoquer un endormmagement progressif et irréversible du massif. Enfin, l'approche hydrogéologique s'est attachée à analyser le débit, la température ainsi que la composition chimique et isotopique des eaux du massif, pour préciser leur origine et leur mode d'écoulement. En couplant les trois approches, on a pu proposer un modèle hydromécanique global expliquant l'influence de la pluviométrie sur le rythme de la déformation du versant. Des pistes sont avancées pour étudier la géométrie probable de la rupture. Par contre, la prévision de la date de la rupture reste hors d'atteinte. Enfin, l'observation du versant sud de la Toura, à Saint Christophe- en-Oisans, suggère que le mécanisme de " rupture interne" pourrait s'appliquer à d'autres sites que Séchilienne. Mots clés Versants - massifs rocheux - déformation

La gestion d'un aquifère repose sur l'étude de ses propriétés hydrauliques. Nous proposons une approche computationnelle afin de caractériser la structure physique d'un aquifère et les propriétés hydrauliques associées, en focalisant sur l'étude des milieux hétérogènes fracturés où les écoulements sont fortement chenalisés. Ainsi, une première partie cherche à définir le modèle de fracturation sous-jacent à deux sites naturels suédois à partir d'observations corrigées des biais d'échantillonnage. La modélisation choisie repose sur une distribution des longueurs en loi de puissance et sur un terme de densité dépendant des orientations. Les propriétés hydrauliques des milieux hétérogènes, poreux et fracturés, sont ensuite caractérisées grâce à deux indicateurs statistiques décrivant le degré de chenalisation des écoulements à partir de la distance entre deux chenaux principaux et de la longueur efficace des chenaux. Ces indicateurs permettent de relier les propriétés physiques du milieu (hétérogénéité, organisation) à ses propriétés hydrauliques. Finalement, nous tentons d'identifier les composantes principales de la structure de perméabilité à partir de données de charge hydraulique en résolvant le problème inverse associé. On montre ainsi qu'il est possible d'identifier les principales structures contrôlant les écoulements à condition d'utiliser des données contenant une information sur la perméabilité pertinente à l'échelle du site, une paramétrisation représentative des structures principales et une méthodologie appropriée. Ces différentes approches permettent de définir un modèle pertinent des propriétés hydrauliques d'un milieu complexe.

Dans le cadre de la recherche d'eau de la vallée de la vallée du Bas Isser , des investigations géologiques,hydroclimatologiques, piézométriques, géochimiques ont été menés. Celles-ci sont rapportées dans ce travail.

Ce travail de thèse est destiné à l'élaboration d'une méthodologie d'analyse des risques issus des pollutions accidentelles par hydrocarbures. Cette méthodologie s'appuie sur l'intégration d'outils de modélisation des phénomènes complexes de pollution des eaux souterraines par les LN APL ("Light Non Aqueous Phase Liquids"). En zone non saturée, il s'agit de représenter un écoulement polyphasique puisque les phases air, eau et huile coexistent. La modélisation de la propagation d'une pollution polyphasique se heurte aux limites dues aux nombreuses incertitudes introduites par les phénomènes de non-linéarité. Néanmoins, les échelles spatiales et temporelles sont plus petites qu'en zone saturée. De ce fait, 1' erreur introduite pour 1' estimation des risques est moins importante. En zone saturée, la propagation de la pollution se fait sous forme dissoute. Nous effectuons la simulation par approche hydrodispersive. Dans cette zone, la direction de propagation est essentiellement horizontale. Il est donc nécessaire de disposer d'un outil d'analyse spatiale pour estimer les risques de propagation. Pour obtenir une erreur homogène sur tout le trajet de propagation d'une pollution ponctuelle, il faut prendre en compte l'influence de l'échelle à laquelle les coefficients de dispersivité sont déterminés. A l'aide d'un système d'information géographique, les paramètres d'un site d'application test sont introduits dans les modèles hydrodynamiques. L'interprétation des résultats s'effectue par analyse spatiale pour représenter l'évolution spatio-temporelle de la propagation de la pollution.

Il s'agit de constituer un système capable d'assister les responsables de projets d'aménagement en eau (décideurs, bureaux d'études) à partir des informations obtenues au cours d'expériences de simulation effectuées à l'aide du modèle MISE (Modèle Intégré de Stratégie de l'Eau). La variété de ces informations qui peuvent être descriptives, quantitatives ou provenir du savoir - faire des spécialistes nous a amenés à donner à ce système un environnement informatique rappelant celui des systèmes experts. Quelques exemples d'application de modules d'expertise sont présentés, ils concernent en particulier le dimensionnement des dispositifs d'assainissement autonome et la prospection des ressources en eau.

Etablir un bilan de masses entre la génération, la migration et l'accumulation du pétrole est un processus important pour quantifier des systèmes pétroliers. Ce bilan donne en effet des indications sur la répartition du pètrole dans un bassin sédimentaire, que ce soit une province très explorée ou un secteur d'exploration frontière. Cette thèse a établi la méthodologie pour approcher un bilan de masses d'un système pétrolier sur un cas réel. Elle a non seulement quantifié les termes sources et les pertes, mais s'est également intéressée aux aspects compositionnels. Les accumulations connues ont pour cela servi de données de calibration des paramètres influant le bilan. Dans cette optique, le cas d'étude choisi est le bassin de Recôncavo au Nord-Est du Brésil. Il s'agit d'un rift avorté qui a été formé pendant la fragmentation du Gondwana, au cours de le Crétacé Inférieur. Le stade mature de l'exploration de ce bassin a contribué à réduire les incertitudes sur les pertes et les charges, points essentiels d'une définition de bilan de matière. Les nombreux paramètres qui influencent le bilan ont pu être calibrés de façon précise. Pour procéder au bilan, on a d'abord effectué des analyses géochimiques pour la description cinétique compositionnelle des membres Tauá et Gomo (Fm. Candeias), les roches mères principales de ce bassin. Une loi de restauration du carbone organique total (COT) a été obtenue en résultat des expériences thermogravimétriques et de l'analyse Rock-Eval. Une deuxième partie de ce travail a intégré les résultats de géochimie dans un schéma séquentiel de modélisation de systèmes pétroliers en 1D,2D et 3D. Une calibration du régime thermique au cours du temps géologique indépendante des données de maturité a servi de guide pour le terme source. Puis la genèse, l'expulsion et la migration ont été modélisées. Ces résultats ont fourni les éléments du bilan de masses sur ce bassin, qui montre que seulement 8% des hydrocarbures expulsés des roches-mères ont été piégés, 16% sont perdus dans le réseau poreux non réservoir et 76% sont sortis du système latéralement ou par exsudation au cours de son évolution.

Cette étude hydrologéologique concerne le bassin versant du Gelon (massif de Belledonne) situé sur des terrains cristallins et sédimentaires.