L'estimation des concentrations en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les sols de friches indus- trielles présente de nombreuses difficultés pratiques, liées aux propriétés des polluants et à la formation de ces sites : - prélèvement et préparation des échantillons dans des sols fortement hétérogènes, - forte variabilité à petite distance, notamment pour des terrains remaniés, - fort contraste des teneurs, compliquant l'inférence du variogramme. Actuellement, la reconnaissance est souvent guidée par l'historique du site, et la recommandation d'une reconnaissance systématique préconisée pour les estimations géostatistiques apparaît souvent excessive. En s'appuyant sur l'étude détaillée de deux anciens sites de cokeries, différentes méthodes d'estimation géostatistiques sont comparées pour l'estimation (i) des concentrations en place et (ii) de la probabilité de dépassement d'une valeur guide. De nombreuses questions pratiques ou méthodologiques sont examinées : - propriétés de différents modes de calcul du variogramme expérimental et validité des résultats ; - utilisation d'informations auxiliaires telles que l'historique de site, des relevés organoleptiques, des mesures semi-quantitatives, en vue d'améliorer la précision des estimations ; - discussion des plans d' ́echantillonnage usuels, au vu de la répartition verticale des teneurs ou de l'historique du site. La mise à disposition de mesures multiples à partir d'un même prélèvement permet d'approcher l'ordre de grandeur de l'erreur d'échantillonnage - au sens large. Des reconnaissances à petite distance montrent les difficultés d'un tri sélectif des terres en l'absence de structure spatiale. Plusieurs études de sensibilité sont menées en vue de quantifier l'apport d'une information auxiliaire dense pour l'estimation des teneurs. En se basant principalement sur des modélisations existantes, ce travail vise à fournir au praticien des recommandations pratiques pour la caractérisation de pollutions de sols.

Le dispositif d'étanchéité des installations de stockage de déchets est constitué d'une barrière d'argile compactée surmontée d'une géomembrane. En théorie, cette technique permet d'assurer un niveau de protection maximal en prévenant le contact entre les éléments polluants contenus dans les lixiviats et le milieu environnant. Cependant, des défauts existent dans la géomembrane, liés à sa mise en place ou à de l'endommagement postérieur, et ceux-ci forment des passages préférentiels d'écoulement pour les lixiviats. D'autre part, le contact parfait entre la géomembrane et la surface de la barrière minérale n'existe pas car aucun de ces composants n'est parfaitement plan. Il en résulte l'existence d'une interface, qui provoque une surface d'infiltration du lixiviat bien supérieure à la seule aire du défaut dans la géomembrane. Des solutions analytiques et des outils empiriques permettant de quantifier, en régime permanent, les débits de fuite dans les dispositifs d'étanchéité comprenant une interface d'épaisseur uniforme sont disponibles dans la littérature. Cependant, des observations in situ et au laboratoire sont venues invalider le modèle d'un écoulement radial à partir d'un défaut circulaire et d'un écoulement bidimensionnel à partir d'un défaut longitudinal, les écoulements d'interface se révélant d'une nature bien plus complexe et dépendant essentiellement de la non-uniformité de l'épaisseur de l'interface. Les outils bibliographiques disponibles atteignent rapidement leur limite vis-à-vis de la prise en compte de cette non-uniformité de l'épaisseur de l'interface et il apparaît qu'une autre approche doit être suivie pour parvenir à une quantification précise des débits de fuite à travers l'étanchéité composite. Le travail de thèse a consisté à d'abord quantifier la variabilité spatiale de l'interface, puis à adopter un modèle d'écoulement issu des flux dans les milieux poreux fracturés avec lesquels les écoulements d'interface partagent des similitudes. La méthodologie développée consiste à combiner à la fois (1) des observations de terrain qui permettent de connaître les états de surface de la barrière minérale dans des conditions réelles (2) des expérimentations réalisées au laboratoire qui fournissent des mesures de débit de fuite et la géométrie exacte d'une interface reconstituée et (3) des simulations numériques d'écoulement à partir des géométries d'interface fournies, avec une comparaison des flux simulés et mesurés pour évaluer la validité du modèle.Le travail expérimental a été complété par une étude du cas particulier, mais néanmoins courant sur les installations de stockage de déchet françaises, où un géotextile est placé à l'interface. L'impact de cette pratique sur le débit de fuite engendré en cas de défaut dans la géomembrane a été évalué en comparant les données de flux mesurées avec celles obtenues dans les mêmes conditions sans géotextile.