Cette étude a été réalisée sur le mont Covey Hill (Québec, Canada) afin de quantifier les échanges entre l'eau souterraine et trois cours d'eau (Outardes, bassin versant : 23 km2 ; Allen, bassin versant : 26 km2 ; Schulman, bassin versant : 9,5 km2) et d'estimer la recharge vers l'aquifère régional. L'analyse des séries temporelles de débits, de précipitations et de niveaux de la nappe phréatique a été utilisée afin de déterminer la dynamique hydrologique de la zone d'étude. Un bilan hydrique a été calculé et un modèle d'infiltration verticale a été construit afin de calculer les différents flux d'eau sur les bassins versant des rivières Allen et Outardes. Les résultats montrent que le débit de base représente 32, 40 et 4% du débit total des rivières Allen, Outardes et Schulman respectivement. Les analyses corrélatoires et spectrales montrent que les cours d'eau ont un effet mémoire de moins de 10 jours i.e. que le système hydrologique est très dynamique et peu influencé par l'aquifère. Les niveaux piézométriques montrent quant à eux un cycle annuel. Des liens précipitations-débits très clairs, mais de courte durée ont été mis en évidence, de même que des liens précipitations-niveaux piézométriques plus diffus. Ces analyses n'ont pas permis de confirmer la présence d'un lien aquifère-cours d'eau. Un échantillonnage hebdomadaire d'eau de surface a permis l'analyse géochimique de l'eau pendant les saisons estivales de 2007 et 2008. Cette analyse montre que durant l'étiage, la rivière Outardes et le ruisseau Schulman sont alimentés par l'eau provenant du roc fracturé des grès du Potsdam tandis que la rivière Allen est alimentée par l'eau contenue dans les sédiments. Par ailleurs, l'utilisation du 222Rn a montré que la contribution de l'aquifère est faible et très localisée sur les trois bassins. Le calcul du bilan hydrique indique que la rivière Allen est caractérisée par une prépondérance de l'infiltration tandis que la rivière Outardes est surtout alimentée par le ruissellement de surface. Les milieux humides présents sur le bassin de la rivière Allen jouent un rôle important pour ralentir les écoulements et favoriser ainsi la recharge tandis que la présence de grès peu perméable verticalement (Flat Rock) semble favoriser le ruissellement sur le bassin Outardes. La recharge modélisée au moyen du Modèle d'infiltration verticale (MIV) est de 227 ± 73 mm pour la rivière Allen et de 240 ± 79 mm pour la rivière Outardes, mais cette dernière valeur est probablement surestimée en raison du manque de précision du MIV pour simuler le ruissellement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : échanges nappe-rivière, recharge, séries temporelles, Covey-Hill.

Le concept de vulnérabilité de l'eau souterraine est généralement défini comme « la capacité du milieu à transmettre un polluant depuis la surface jusqu'à la zone saturée ». Bien qu'indispensable pour la protection et la gestion de la ressource en eau souterraine, ce concept montre des limites importantes puisqu'il n'intègre presque jamais la dynamique des écoulements souterrains et rarement l'agencement lithostratigraphique des dépôts quaternaires. Ce mémoire vise à déterminer la vulnérabilité de l'aquifère au roc de la zone Bécancour. L'étude est réalisée par l'application de l'indice DRASTIC et par le développement d'un indice de vulnérabilité basé sur une caractérisation hydrogéochimique de la zone d'étude. La comparaison des deux indices ainsi que la pertinence des paramètres utilisés est discutée et mise en perspective avec l'occurrence des nitrates dans les puits de la zone d'étude. Enfin, les concepts utilisés pour l'estimation de la vulnérabilité sont mis en perspective en s'appuyant notamment sur les résultats d'un modèle numérique synthétique d'écoulement et de transport en zone saturée. La recharge moyenne pour l'ensemble de la zone étudiée est estimée à 103 mm/an. La recharge est principalement contrôlée par la présence de till sur le territoire où elle atteint des valeurs voisines de 100 mm/an. Des taux de recharge inférieurs à 40 mm/an sont estimés pour la partie aval du bassin, en raison de la présence de dépôts fins de la Mer de Champlain. Des maximums de 250 mm/an sont évalués dans le piémont appalachien aux endroits où les dépôts quaternaires sont minces. Les résultats de l'étude hydrogéochimique confirment la présence de zones de recharge privilégiées dans le piémont appalachien avec la présence d'eaux souterraines peu minéralisées de type Ca-HCO3. Des conditions de confinement croissantes vers le Fleuve Saint-Laurent sont également mises en évidence avec des eaux de plus en plus minéralisées et de plus en plus basiques évoluant successivement vers des eaux de type Na-HCO3 puis Na-Cl. Bien qu'aucun dépassement de la norme de potabilité pour les nitrates (10 mg N-NO3/L) n'ait été détecté, les résultats montrent la présence de nitrates dans 30% des forages échantillonnés (concentrations supérieures à 1 mg N-NO3/L, attribuables à des sources anthropiques). Parmi les forages affectés, 37% sont des puits tubulaires au roc, la plupart situés en zone amont du bassin, dans le piémont appalachien. L'indice de vulnérabilité DRASTIC (Aller et al., 1987) est calculé sur la zone d'étude, et montre une cohérence limitée avec le contexte géomorphologique et avec l'occurrence des nitrates sur le bassin. L'indice hydrogéochimique montre une vulnérabilité plus importante en amont qu'en aval du bassin, mais permet de discerner des zones de vulnérabilité localement élevées en aval du bassin, sans doute exposées à des fenêtres locales de recharge, notamment pour la zone sud-sud-ouest. L'utilisation d'un modèle numérique d'écoulement-transport synthétique en zone saturée a permis de confirmer que le taux de recharge est un paramètre majeur de la vulnérabilité et que son effet est couplé avec le potentiel de dilution à l'échelle régionale. Les zones simultanément associées à de forts taux de recharge et à de faibles taux de dilution représenteraient des zones plus vulnérables à la contamination depuis la surface. Ce constat est plausible avec les résultats du bassin de la zone Bécancour où l'on observe l'occurrence de nitrates dans le piémont appalachien plutôt qu'en aval du bassin, bien que la densité des activités anthropiques et agricoles soit plus denses proche du Fleuve Saint-Laurent. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : vulnérabilité eau souterraine, recharge, hydrogéochimie, nitrates, modélisation numérique, DRASTIC, zone Bécancour

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique et environnement sédimentaire : Lille 1 : 2001.

Pour une meilleure gestion de l'eau, la Directive Cadre sur l'Eau requiert la prise en compte des relations entre les masses d'eau superficielles et souterraines. Dans ce cadre, la dynamique des échanges entre eaux de surface et eaux souterraines est étudiée, pour un aquifère alluvial du Rhône. Deux approches sont utilisées: une analyse des séries temporelles de niveaux de nappes et de rivières, à l'aide de techniques de traitement du signal, et des modèles d'écoulements numériques, déterministes, à base physique. Ces techniques sont mises en œuvre sur un secteur (Péage-de-Roussillon) à forts enjeux socio-économiques pour l'usage de la ressource en eau. Les résultats sont analysés du point de vue de leurs complémentarités.Une analyse en composantes principales, à partir des signaux piézométriques, a montré que les fluctuations de niveaux du Rhône expliquent la majeure partie des variations de niveau de la nappe. Les analyses corrélatoires et spectrales, ont permis de caractériser la relation existant entre les niveaux du Rhône et de la nappe. Des comportements particuliers de l'hydrosystème ont été identifiés : colmatage du fond des cours d'eau, écoulements transverses aux cours d'eau,.... Ces comportements ont ensuite pu être étudiés, plus en détail, à l'aide d'un modèle hydrodynamique de la nappe qui intègre un module de calcul des écoulements surfaciques. Le modèle permet également de quantifier les flux échangés entre la nappe et le cours d'eau.

Thèse 3 cycle--Hydrogéologie--Montpellier, 1976. / Bibliogr. p. 95-102.

Les calcaires du Dogger des plateaux de Vesoul et de Combeaufontaine, qui se situent sur les bordures nord du Fossé bressan, sont parmi les plus karstifiés de Haute Saône. Les plateaux de Vesoul et de Combeaufontaine, dépourvus le plus souvent d’écoulements superficiels, possèdent de très nombreuses formes karstiques (dolines, dépressions fermées de dimensions hectométriques, pertes, grottes, gouffres) inscrites dans les 5 formations calcaires du Dogger : Calcaires à entroques, Calcaires à polypiers, Grande Oolithe (Bajocien), Calcaires compacts (Bathonien) et Dalle nacrée (Callovien inférieur). Parmi ces formes, les dolines, de dimensions pluridécamétriques, sont les plus nombreuses et sont représentées surtout par des dolines dissymétriques localisées surtout dans les vallées sèches souvent perchées au-dessus des vallées principales. Sous les deux plateaux, les circulations des eaux souterraines s’effectuent dans de vastes réseaux de galeries en partie noyées, pouvant atteindre 9 km (Deujeau) et participent à une réorganisation de drainage vers le Fossé de la Saône. L’essentiel du karst est un karst infra-talweg développé en lien avec l’intense fracturation des calcaires du Dogger, qui correspond à l’amont, aux pertes inscrites dans les percées cataclinales des bordures nord des deux plateaux, aux phénomènes karstiques situés dans les vallées sèches et aux circulations souterraines sous les vallées, ainsi qu’aux sources souvent abondantes Font de Champdamoy), situées dans les vallées des bordures méridionales des plateaux et de la bordure occidentale du plateau de Vesoul. Les galeries souterraines sont orientées le long de directions N10° à N40°, conformes à la fracturation régionale ou perpendiculaires à cette direction pour les réseaux se développant par érosion régressive à partir de la bordure ouest du plateau de Vesoul. Le karst infra-talweg concerne au moins en partie aussi les cavités perchées, façonnées en relation avec l’incision des vallées, comme la grotte des Equevillons (+113 m) façonnée en régime noyé. Le karst de contact lithostratigraphique est particulièrement discret sur le plateau de Vesoul en raison de la faible épaisseur des marnes du Callovo-Oxfordien recouvrant la Dalle nacrée (< 50 m). L’ancienneté de la karstification, attestée par l’existence de galeries perchées jusqu’à près de 350 m d’altitude absolue, est confortée par la longueur des galeries souterraines (10% > à 2 km), les dimensions des salles, ou de celles des dépressions fermées hectométriques drainées vers l’endokarst. Les cavités les plus anciennes pourrait remonter au début du Quaternaire, lorsque le soulèvement régional lié aux mouvements jurassiens a entraîné une incision les long des vallées de la Saône et de l’Ognon d’environ 50 m. De cette période, daterait le décapage des altérites ferrugineuses sur les plateaux et leur piégeage dans plusieurs grottes, comme celle des Equevillons. L’intense karstification des calcaires du Dogger, liée à leur fracturation, rattachent davantage les formes des plateaux de Vesoul et de Combeaufontaine à celles d’un karst jurassien, plutôt qu’à celles des plateaux de mêmes altitudes de l’Est du Bassin parisien. / The Dogger Limestones of the plateaus of Vesoul and Combeaufontaine, which are located in the northern margin of the Bresse graben, are one of the most karstified areas of Haute-Saône Department. These plateaus don’t have active superficial flows. They have numerous karstic forms (sinkholes, forest hollows and closed depressions of hectometric dimensions, interrupted flows, caves, vertical shafts) in the 5 limestones formations of the Middle Jurassic (Dogger) : “Calcaires à entroques”, “Calcaires à polypiers”, “Grande Oolithe” (Bajocian), “Calcaires compacts” (Bathonian) et “Dalle nacrée” (Lower Callovian). The most numerous exokarstic forms are the multidecametric asymmetrical sinkholes, located on sections of dry valleys above the main valleys. Under the both plateaus, the subterranean waters flow in a vast networks of galleries, which could reach 9 km (Deujeau) and participate in a reorganization of drainage towards the graben of the Saône. The main part of the karst is an infra-talweg karst, which is developed in connection with the greatly fractured Dogger limestones. Its corresponds, upstreams, to the sinkholes of the consequent valleys located on the Dogger cuesta on the Northern borders of the both plateaus, under these plateaus, to the karstic active forms situated in dry valleys and to the subterranean circulations, and, on the Southern borders of these plateaus and the western border of the plateau of Vesoul to abundant emergences (Font of Champdamoy) situated in the main valleys. The subterranean galleries are oriented towards the N10° to N40° directions, in accordance with the regional faults or perpendicularly to these directions due to regressive erosion of the rivers from the Western border of the plateau of Vesoul. The infra-talweg karst also concerns high cavities, shaped in connection with valleys incision, as the cave of Equevillons (113 m) which has been shaped under conditions of drowned palaeovalleys. The forms of the lithostratigraphic karst is particularly not very numerous on the Vesoul plateau due to the low thickness of the Callovo-Oxfordian marls located on the « Dalle nacrée » formation (50 m deepth). The old age of the karstification is attested by the presence of karstic galleries until about 350 m ASL of absolute height, by the galleries lengths (10 % > 2 km), the sizes of the caves, or the presence of hectometric closed karstic depressions drained towards the endokarst. The most ancient cavities could be attributed to the beginning of the Quaternary Period, when a regional uplift occured in connection with the Jura tectonic movements and cause a general incision reaching 50 m deepth along the Saône and the lower Ognon valleys. The erosion of the ferruginous weathering profiles of the plateaus and the trapping of weathered sediments in caves (e.g. Equevillons) may be dated to this period. The intense karstification of the fractured Dogger limestones is closer to the forms of the Jura karst, rather than those of the Eastern Paris Basin, which is present at similar altitudes.

La zone non saturée joue un rôle clé sur le transfert des pesticides et la qualité des eaux souterraines. Les connaissances sur les processus d’écoulement et de rétention dans les matériaux géologiques de la zone non saturée au-delà des sols sont toutefois parcellaires. Le transfert du glyphosate et du S-métolachlore (SMOC), et de leurs métabolites AMPA, ESA-métolachlore (MESA) et OXA-métolachlore (MOXA) est étudié en colonne pour deux matériaux fluvio-glaciaires issus d’un aquifère de l’Est lyonnais : un sable, S-x, et un mélange bimodal de graviers et de sables, Gcm,b. Pour des conditions de non-saturation en eau, l’écoulement dans les colonnes est fractionné en deux zones, eau mobile et eau immobile, d’importance variable suivant le solide. La sortie du SMOC est retardée par rapport au traceur de l’eau ; son bilan de masse déficitaire traduit une rétention de la molécule lors de son transfert. A l’inverse, le MESA et le MOXA se comportent comme le traceur de l’eau. Le glyphosate et l’AMPA sont très peu mobiles dans la colonne de Gcm,b (seul matériau étudié) avec des quantités éluées inférieures à 1% de la quantité appliquée. La modélisation montre que le transfert des molécules est affecté de manière variable suivant le matériau par la cinétique physique d’échange entre les zones d’eau mobile et immobile et par la cinétique chimique des molécules. Cette cinétique chimique est décrite par des expérimentations complémentaires de sorption en batch. La caractérisation des matériaux révèle la présence d’oxydes et de minéraux argileux qui pourrait expliquer leur forte réactivité, qui s’avère parfois supérieure à celle des sols de la zone d’étude. / Vadose zone play a key role in pesticides transfer and groundwater quality. Knowledge’s about leaching and retention processes in the vadose zone below the shallow soil zone are still poorly understood. Transfer of glyphosate, S-metolachlor (SMOC), and their metabolites AMPA, ESA-metolachlor (MESA) and OXA-metolachlor (MOXA) is studied in unsaturated columns filled with two glaciofluvial materials collected in the East of Lyon: a sand, S-x, and a bimodal gravel, Gcm,b. Experiments show water fractionation into mobile and immobile compartments with variable importance according to material column. SMOC outflow is delayed compared to the conservative tracer. SMOC mass balance is in deficit revealing retention in columns. At the opposite, complete mass elution associated with retardation factors close to unity shows that there is no adsorption of MESA and MOXA in either lithofacies. Glyphosate and AMPA mobility is very low in the one Gcm,b column studied with amounts in leachates inferior to 1% of applied. Modelling show pesticides and metabolites transfer is affected by both flow regionalisation and non-equilibrium sorption. Chemical kinetic of sorption mechanisms is studied with complementary batch experiments. The high glaciofluvial materials reactivity, in some cases upper than soil reactivity from the study site, could be attributed to oxides and clay minerals.

Le stockage de l’énergie constitue un enjeu majeur pour garantir la sécurité des réseaux électriques et favoriser le développement des énergies renouvelables. Véritable alternative aux stations de transfert d’énergie par pompage (STEP), le stockage d’énergie par air comprimé (CAES pour Compressed Air Energy Storage) fait partie des technologies les plus intéressantes. Dans les systèmes classiques utilisés actuellement, l’énergie de compression est perdue et l'air est préchauffé lors de la détente. Il en résulte une émission de CO2 et un rendement faible de l’ordre de 50%. Le système AA-CAES (Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage) vise à pallier ces deux inconvénients en stockant la chaleur de compression dans un régénérateur thermique et en la restituant avant la détente dans la turbine. Compte tenu des fortes sollicitations thermiques, mécaniques et cycliques que subit cet ouvrage, la conception d'un revêtement capable d'assurer la stabilité, l'isolation et l'étanchéité constitue un enjeu principal du système. Ce point crucial constitue l'axe principal autour duquel s'articule cette thèse. Une campagne d'essais en laboratoire a été mise en oeuvre pour étudier les comportements thermique, hydraulique et mécanique de tous les matériaux impliqués dans un régénérateur souterrain creusé dans une roche cristalline. Pour l'air humide, dont le comportement thermodynamique est mal connu dans la gamme des fortes températures et des pressions envisagées, un nouveau modèle théorique a été développé. De la même façon, un modèle thermo-hydro-mécanique a été développé pour un milieu poreux déformable saturé traversé par un fluide compressible. L'intégration de ce modèle dans un logiciel de calcul de structures par éléments finis a permis d’examiner plusieurs configurations de revêtement et d'étudier l’effet des mécanismes de couplage sur le champ de température et sur la stabilité mécanique. Afin de valider les développements effectués et les solutions de revêtement proposées, un prototype d’un régénérateur à échelle réduite combinant pression et température a été construit dans le laboratoire LITEN du CEA à Grenoble. Les résultats des expériences et des modélisations effectuées ont mis en évidence l'importance du phénomène de convection dans les briques isolantes du revêtement et la nécessité d'assurer l'étanchéité du système avant l'isolation thermique. / Energy storage is a major challenge to ensure the safety of electrical networks and to promote the development of renewable energies. Veritable alternative to Pumped Storage Hydropower (PSH), the energy storage using compressed air (for CAES Compressed Air Energy Storage) is one of the most interesting technologies. In conventional systems currently in use, the compression energy is lost and the air is preheated during the expansion phase. This results in emission of CO2 and a low efficiency of about 50%. The AA-CAES (Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage) aims to overcome these two drawbacks by storing the heat of compression in a thermal regenerator and restoring it before expansion in the turbine. Given the high thermal, mechanical and cyclic loading subject to the regenerator, the design of a lining capable of ensuring stability, insulation and sealing is a main issue of the system. This crucial point is the main axis around which this research is articulated. A laboratory testing campaign has been conducted to study the thermal, mechanical and hydraulic behavior of all materials involved in the underground regenerator excavated in a crystalline rock. For the humid air, whose thermodynamic behavior is not well studied within the range of the high foreseen temperatures and pressures, a new theoretical model was developed. In the same way, a thermo-hydro-mechanical model was developed for a deformable porous medium saturated with a compressible fluid. The implementation of this last model into a finite element numerical code was used to examine several lining configurations and to study the effect of coupling mechanisms on the temperature field and the mechanical stability. To validate the developments made and the proposed lining solutions, a prototype of a small scale regenerator combining temperature and pressure was built in the LITEN laboratory of CEA in Grenoble. The results of the conducted experiments and modeling revealed the importance of the convection phenomenon in the insulating bricks of the lining and the need to seal the system before thermal insulation.

Les zones riveraines sont connues pour fonctionner comme des tampons efficaces, capable d’éliminer les nitrates des eaux souterraines avant leur rejet dans les ruisseaux adjacents. Ce rôle de tampon est particulièrement important dans les bassins versants agricoles où, l’azote supplémentaire, provenant des engrais, peut être lessivé dans les eaux souterraines. Sur les plaines côtières, les nitrates présents dans les eaux souterraines puis déchargés dans les ruisseaux peuvent potentiellement enrichir les eaux côtières. La transformation des nitrates par le processus de dénitrification permet d’améliorer la qualité de l'eau, cependant, la dénitrification incomplète produit du protoxyde d’azote (N2O), un gaz à effet de serre. Bien qu’un grand nombre de recherches aient été menées dans les régions tempérées, peu d'études ont été conduites dans les régions tropicales sur la capacité des zones riveraines à éliminer les nitrates des eaux souterraines. Dans les zones agricoles de la région tropicale humide en Australie, les précipitations annuelles sont élevées, autour de 3000 mm, et les saisons humides et sèches sont clairement définies. La saison humide se caractérise par des précipitations de forte intensité et de longue durée, suivie par une saison sèche définie par de faibles précipitations sporadiques. Les questions fondamentales de cette thèse sont les suivantes: dans un paysage agricole tropical humide, les nitrates contenus par les eaux souterraines, sont-ils éliminés lors de leur passage dans une zone boisée riveraine avant d’être transportés vers le ruisseau ? Observe- t-on des différences temporelles et spatiales des flux de N2O émis par les sols de la forêt riveraine ?Cette étude se focalise sur une zone riveraine boisée, d’une largeur de 150 m, située au milieu des champs de canne à sucre, sur la plaine côtière adjacente à la lagune de la Grande Barrière de corail (inscrite au patrimoine mondial), localisée dans la région tropicale humide d'Australie.Pour acquérir une compréhension du mouvement des eaux souterraines sur le site riverain, l'hydrologie de la zone a été caractérisée par des mesures de la teneur en eau du sol et par la profondeur de la nappe phréatique (13 piézomètres). Durant la saison humide, le système était très dynamique, avec de grandes fluctuations des niveaux de la nappe phréatique et, à long terme, l’inondation des zones basses. Les rapides hausses de la nappe phréatique ont été attribuées à une recharge in situ élevée, au faible volume d’air contenu dans les pores (zone non saturée), au piégeage de l'air et à la recharge occasionnelle de la crique. Les baisses rapides de la nappe phréatique ont été attribuées aux importantes différences de hauteur au sein de la zone riveraine, différences dues, partiellement, à la topographie vallonnée du site. La saison sèche a été caractérisée par un système lent, avec une profondeur de nappe phréatique pouvant atteindre 4 mètres dans certains endroits. Les eaux souterraines arrivant dans la zone riveraine contenaient de faibles concentrations de nitrates (moyenne <0.03 mg NO3- N L-1 durant les deux saisons). Cependant, les concentrations ont augmenté (jusqu'à 50 fois) lors de la progression des eaux souterraines à travers la zone riveraine, suggérant que la zone riveraine était une source de nitrates pour le ruisseau adjacent. L'augmentation de nitrates a été attribuée à la nitrification ayant lieu dans les sols riverains de surface, processus favorisé par une importante productivité primaire nette, notamment de grandes quantités de litière (12.19 Mg ha-1 an-1). Par la suite, les nitrates générés par le sol riverain ont été lessivés dans les eaux souterraines par les précipitations, durant la saison humide. Ainsi, les nitrates dans les eaux souterraines proviennent de la nitrification et, potentiellement, du mélange avec des eaux souterraines profondes ayant des concentrations supérieures en nitrates. [...] / Riparian zones have been widely reported to function as effective buffers, removing nitrate (NO3-) from groundwater before it is discharged into adjacent streams. This is particularly important in agricultural catchments where additional nitrogen (N) from fertilisers may be leached into groundwater. On coastal plains, NO3- in groundwater discharged into streams can potentially enrich coastal waters. The permanent removal of NO3- through denitrification can improve water quality, however incomplete denitrification produces nitrous oxide (N2O), a greenhouse gas.Despite copious research in temperate regions, little study has been conducted on the capacity of riparian zones to remove NO3- from groundwater in the tropics. In agricultural areas of the Australian humid tropics, annual rainfall is high, around 3000 mm, and wet and dry seasons are clearly defined. Wet seasons are characterised by rainfall of high intensity and duration, followed by a dry season producing sporadic small amounts of rainfall. The overarching questions of this thesis are: in an agricultural landscape in the humid tropics, is NO3- in groundwater removed as it enters a forested riparian zone and is transported towards the stream? And, are there temporal and spatial differences in patterns of N2O emissions produced from the riparian forest?This research is focused on a forested riparian zone 150 m wide, located amongst sugarcane fields, on the coastal plain adjoining the World-Heritage listed Great Barrier Reef lagoon, in the Australian humid tropics. To gain an understanding of the movement of groundwater through the riparian site, the hydrology of the riparian zone was characterized using measurements of soil water content and water table depth (13 piezometers). In the wet season the system was highly dynamic with large fluctuations in water table levels and long-term inundation of low lying areas. Rapid water table rises were attributed to high in-situ recharge, low air-filled pore space (unsaturated zone), air entrapment and occasional recharge from the creek, and the rapid falls to the steep local hydraulic gradients. The dry season was characterised by a slow moving system with depth to watertable up to 4 m at high locations.Groundwater entering the riparian zone was found to have low concentrations of NO3- (mean <0.03 mg NO3-N L-1 over both seasons), however, concentrations increased (by up to 50 fold) as groundwater progressed through the riparian zone, suggesting the riparian zone was a potential source of NO3- to the adjacent creek. The addition of NO3- was attributed to nitrification in riparian surface soils, driven by large net primary productivity, including large amounts of litterfall (12.19 Mg ha-1 y-1). Nitrate generated in riparian soil was subsequently leached into groundwater in the wet season during rainfall events. Nitrate was also derived from nitrification in groundwater and, potentially, from the mixing of deeper groundwater of higher NO3- concentrations [...]

Au Canada une méthode de minage fréquemment employée en milieu souterrain est l’extraction par chambre ouverte. Cela est attribuable aux hauts rendements et faibles coûts qu’elle engendre. La capacité de concevoir une chambre ouverte qui est stable est critique pour la rentabilité de l’opération. Pour ce faire, des outils empiriques, tels que les abaques de stabilité, ont été développés et améliorés afin de prédire la stabilité des chantiers et les volumes de bris hors-profil. Malheureusement, ces abaques ne s’appliquent pas à tous les contextes miniers, notamment les mines profondes. Par exemple, les excavations sujettes à la sismicité ne sont pas prises en compte par l’analyse empirique standard des chantiers. Les mines profondes et sismiquement actives se retrouvent sans outils empiriques de conception des chantiers adéquats et les variables influençant la performance de chantiers ne sont pas bien définies. L’objectif général de ce mémoire est de développer une meilleure compréhension de la performance des chantiers en grande profondeur et sujets à la sismicité en identifiant les variables contrôlant la stabilité des chantiers, afin de pouvoir maximiser la sécurité et la rentabilité pour cette méthode d’exploitation. Une base de données de chantiers fut créée intégrant les données provenant du cas d’étude, soit la mine LaRonde. Elle comprend des variables géométriques, géomécaniques, opérationnelles et sismiques. Pour évaluer les performances d’un chantier (c’est-à-dire, les volumes de bris hors-profil), une réconciliation entre les géométries du chantier conçu et miné a été effectuée pour le chantier dans son ensemble et pour chaque surface le constituant. Des méthodes statistiques univariées, bivariées et multivariées ont servi à identifier les variables critiques. Les résultats de l’analyse univariée ont montré que le sur-bris (OB) pour l’éponte supérieure de chantiers primaires de type A (miné contre l’éponte supérieure du corps minéralisé) et le sous-bris (UB) pour les murs Est et Ouest de chantiers primaires de type B (miné contre l’éponte inférieure du corps minéralisé) sont les paramètres critiques de sous-performance pour le cas d’étude. Une analyse bivariée a montré les tendances reliant l’OB aux événements sismiques mesurés sur l’échelle Richter, à la désignation de la qualité de la roche (RQD), à la durée de vie du chantier et à la distribution spatiale de ces chantiers. Des tendances ont également été trouvées liant l’UB au volume planifié et à la distance entre les trous de forage et le mur du chantier. Les résultats des analyses multivariées ont montré des résultats semblables aux analyses bivariées. De plus, ces analyses ont permis de montrer les tendances liant l’OB à la performance des chantiers adjacents et l’UB au nombre de tirs à l’explosif réalisé. Des modèles prédictifs, construits à partir des analyses multivariées, permettent d’obtenir un bon taux de réussite pour quantifier la performance (bris hors profil, OB) des chantiers.