Groundwater vulnerability maps are useful for environmental planning and decision-making. They are usually produced by applying vulnerability assessment methods using overlay and index techniques. On the basis of a review of the vulnerability assessment and mapping methods, new research challenges in aquifers vulnerability assessment are identified. Operations like the parameter quantification, the vulnerability index computing, and the final classification, are affected by an empirical character which of course affects also the final product: the vulnerability map. In consequence, the validity of the resulted vulnerability maps must be evaluated in function of the objectives of the survey and in function of the specific characteristics of each studied zone. Analysing their uncertainty can represent the base for their validation. Uncertainty can be investigated through sensitivity analysis or through comparisons between vulnerability maps created using different methods. Both these strategies are developed in this study and illustrated from applications on practical case studies of vulnerability mapping. Applying the EPIK parametric method, a vulnerability assessment has been made for a small karstic groundwater system in southern Belgium. The aquifer consists in a karstified limestone of Devonian age. A map of intrinsic vulnerability of the aquifer shows three vulnerability areas. A parameter-balance study and a sensitivity analysis were performed to evaluate the influence of single parameters on aquifer vulnerability assessment using the EPIK method. This approach provides a methodology for the evaluation of vulnerability mapping and for more reliable interpretation of vulnerability indices for karst groundwater resources. Five different methods for assessing the intrinsic vulnerability were tested on a case study for comparison of their results. The test area consists in a slightly karsified basin located in the Condroz region (Belgium). The basin covers about 65 km² and the karstic aquifer provides a daily water supply of about 28000 m³ in drainage galleries. Several campaigns of measurements consisting in morpho-structural observations, shallow geophysics, pumping and tracer tests have provided useful data. The tested methods were: EPIK (Doerfliger and Zwahlen, 1997), DRASTIC (Aller et al., 1987), German methods (von Hoyer & Söfner, 1998), GOD (Foster, 1987), and ISIS (Civita and De Regibus, 1995). DRASTIC and GOD represent classic approaches in vulnerability assessment. ISIS is a development based on DRASTIC, SINTACS (Civita, 1994), and GOD methods, where more importance is given to the recharge. EPIK was developed specifically for karstic geological contexts and the German methods was developed in Germany for a broad range of geological contexts. Compared results are shown and commented. It seems that despite the fact that the EPIK method can better outline the karstic features about 92% of the studied area is assessed by this technique as low vulnerable. In contrast, the other four methods are considering extended zones of high or moderate vulnerability. From the analysis, it seems also that reducing the number of considered parameters is not ideal when adaptation to various geological contexts is needed. Reliability and validity of groundwater analysis strongly depend on the availability of large volumes of high quality data. Putting all data in a coherent and logical structure supported by a computing environment helps ensure a validity and availability, and provides a powerful tool for hydrogeological studies. A hydrogeological GIS database that offers facilities for groundwater vulnerability analysis and hydrogeological modelling has been designed in Belgium, for the Walloon Region. Data from five river basins, chosen for their contrasted applications that have been developed allow now further advances. However the basic concept of the database is represented by the commonly accepted Georelational model developed in the 1970s, the database concept presents a distinctive character. There is a growing interest in the potential for integrating GIS technology and groundwater simulation models. Between the mentioned spatial database schema and the groundwater numerical model interface GMS (Groundwater Modelling System) a loose-coupling tool was created. Following time and spatial queries, the hydrogeological data stored in the database can be easily used within different groundwater numerical models. This development can represent also a solid base for the physical processes integration within the quantification of the vulnerability methods parameters. The fundamental aim of this work was to help improving the aquifers protection strategy using vulnerability mapping and GIS. The results are offering the theoretical and practical basis for developing a strategy for protecting the groundwater resources.

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.

Les formations cristallines de Haute*Volta sont stériles à l'état sain, et les régions qu'elles occupent n'ont pour réservoirs aquifères que les couches d'altérites, les filons de quartz et la frange fissurée du substratum. - L'étude régionale du bassin versant de la Sissili et celle de nombreux autres secteurs des régions du socle permettent d'aborder les problèmes de mode de gisement, de réalimenta tion, de la prospection et de l'exploitation des eaux souterraines des formations cristallines. - Le bassin versant de la Sissili est occupé par des migmatites recoupées par des amphibolites, des granites et des dolérites. Migmaites et granites ont un chimisme voisin de celui des granites calco-alcalins communs. Les âges isotopiques supérieurs à 3 000 Ma, obtenus au K/Ar sur les minéraux, Indiquent que les migmatites, les amphibolites et les granites orientés appa tiennent au Libérien. Les dolérites sont panafricaines. - Les données des images des satellites, des photos aériennes et de terrain permettent d'identifier les mégastructures ouvertes et drainantes. Celles-ci induisent des perméabilités faibles en dehors de leurs zones broyées. Elles s'accompagnent de poches d'eau plus ou moins étendues, séparées par des seuils. - La réalimentation des nappes superficielles et profondes s'effectue par infiltration à partir de zones préférentielles et circulation à travers les altérites et la roche fissurée. - Les eaux se minéralisent en fonction de leur distance de percolation et de la nature des formations traversées. - Les concentrations en chlorure augmentent avec les difficultés de circulation. Les teneurs en tritium montrent que les précipitations rechargent les nappes même dans les régions nord recevant moins de 500 mm d'eau par an. - La localisation des zones broyées se fait par prospection électrique et électromagnétique. L' influence des fractures sur les courbes de sondages électriques est étudiée. - La productivité hydraulique des ouvrages de captage est liée aux facteurs d'hétérogénéité (fissuration en petit, filon de quartz et composition prétrographique) des roches.

Des liaisons souterraines par câbles isolés seront à court terme insérées dans le réseau aérien THT de transport d'électricité. Diverses évolutions technologiques des câbles, de leurs matériels de raccordement et de leurs conditions de pose ont été initiées afm de réduire le coût de ces liaisons. L'optimisation des techniques de mise à la terre des écrans des câbles s'inscrit également dans cette démarche. La thèse donne les bases théoriques pour la défmition de spécifications de réalisation des techniques de mise à la terre des écrans des câbles dites de connexions spéciales d'écran (mise à la terre en un point et permutation d'écrans) et propose des règles pratiques de dimensionnement. Les études ayant permis d'obtenir ce résultat portent sur la détermination des surtensions sollicitant les matériels. Dans la première partie, on a établi une méthode de calcul des contraintes d'une part en régime permanent et d'autre part dans les régimes de défaut, consécutifs soit à une avarie externe à la liaison souterraine soit à un claquage de câble. Dans la deuxième partie, on a analysé les contraintes dans les régimes transitoires, calculées à l'aide du logiciel Electromagnetic Transient Program (EMTP). La synthèse de ces deux types d'étude permet d'optimiser le choix du type de limiteur de surtension à mettre en oeuvre pour protéger les matériels vis-à-vis des contraintes transitoires subies par les gaines des câbles; elle permet également de déterminer les longueurs maximales réalisables pour les liaisons à mise à la terre en un point ou les distances maximales entre permutations en fonction des contraintes à la fréquence industrielle.

Le Bassin versant du Mazafran, forme la plaine sublittorale de la Mitidja ouest. Le recouvrement Quaternaire est formé de graviers avec des intercalations de lentilles argileuses. Le substratum imperméable est formé de marnes bleues plaisanciennes, de marnes miocènes ou de marno-calcaires crétacés. On distingue deux réservoirs aquifères. Le réservoir Astien gréseux et le réservoir alluvionnaire du Quaternaire. Le Bassin versant reçoit une tranche d'eau de 740 On distingue deux réservoirs aquifères. Le réservoir Astien gréseux et le réservoir alluvionnaire du Quaternaire. Le bassin versant reçoit une tranche d'eau de 740 mm par an, soit un volume moyen de 1,4 milliards de m3 dont seulement 1,4 % contribuent à la recharge souterraine. L'étude hydrodynamique montre que l'écoulement général des eaux de la nappe se fait du Sud vers le Nord, l'interprétation des essais de pompage a permis de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques. L'eau la plus probable que l'on puisse rencontrer dans le réservoir alluvial a un faciès bicarbonate calcique, faiblement magnesien, cependant les eaux fluviales qui alimentent la partie Ouest de la plaine induisent un faciès sulfate calcique dans cette région de la nappe. Les eaux du réservoir astien, très fortement minéralisées sont bicarbonatées sodiques. Le dosage de certains éléments métalliques (Cu, Fe, Zn, Cd, Cr, Hg ...) et nutritifs (nitrates, matières organiques...) nous a révélé que le milieu aquatique et les eaux souterraines présentent localement de sérieux indices de pollution

Les tourbières holocènes des marais du Cotentin reposent sur des bassins sédimentaires sableux aquifères (K = 10-3 – 10-4 m.s-1) dont l'exploitation AEP crée des conditions hydrogéologiques variables dans le temps et dans l'espace sur un site donné. Deux années de suivi hydrogéologique et hydrochimique, ainsi qu'une modélisation hydrogéologique du fonctionnement de la zone humide ont permis de montrer que :<br />- Le fonctionnement hydrologique de la tourbière est contrôlé par celui de l'aquifère des sables et l'existence même de la tourbière est directement liée à sa présence ; <br />- Les conditions hydrologiques influencent directement la variabilité spatio-temporelle des conditions redox du milieu et donc les réactions biogéochimiques mises en jeu dans la tourbière ;<br />- La modélisation de la zone humide a mis en évidence la sensibilité et la vulnérabilité de ces écosystèmes à la pression anthropique (pompage) et/ou l'évolution globale du climat.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3695. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 183-191.

L’usage des eaux souterraines est à l’origine de l’expansion de l’économie agricole du Saïss, une région située au Nord du Maroc. Bien que cachées dans les sous-sols, les eaux souterraines de l’aquifère du même nom sont mises en visibilité par les objets techniques, intermédiaires indispensables à leur exploitation. D’une grande diversité, ces objets incluent les ouvrages d’exhaure (puits, forages, puits-forés) et leurs équipements (moteurs et pompes). D’un objet technique à l’autre, les transitions techniques qui traversent la région marquent le basculement des usages sur la nappe, des eaux souterraines superficielles aux eaux profondes. Au-delà des conditions hydrologiques et des pratiques de pompage qui changent, ce basculement témoigne du passage entre deux mondes sociaux spécifiques : un « monde de la pénurie » qui repose sur l’usage des puits et des eaux de la nappe phréatique ; et un « monde de l’abondance » où les forages permettent d’atteindre les ressources en eau de la nappe profonde, plus facilement exploitables, avec des débits plus importants et plus constants. L’évolution entre les deux mondes n’est pas linéaire, apparentée à une forme d’hybridité plutôt qu’à une rupture car leurs frontières sont rendues à la fois mouvantes et poreuses par les agriculteurs et des artisans innovants. En se constituant en objets de réseaux qui mettent en contact et créent des interdépendances entre les acteurs, les objets techniques dessinent un tissu réticulaire dont la maille ne relève pas de façon immédiate d’un lien territorial. La thèse explore ce que construit socialement la dynamique d’exploitation des ressources en eau souterraine, en caractérisant le type d’assemblages du social qui est généré - tout en y contribuant- par l’usage d’une ressource individualisée. L’analyse des mécanismes de récupération et la transformation des moteurs d’extraction révèle une société en émergence dont les systèmes d’échanges et de communication sont basés sur l’institution sociale du « bazar ». Structure sociale et culturelle traditionnelle dans les sociétés marocaines et orientales en général, le « bazar » offre des propriétés qui sont réinvesties de nos jours pour façonner les interrelations autour d’objets techniques nouveaux. En périphérie de ces processus, les acteurs publics contribuent à la réification des mondes sociaux, en disqualifiant le monde des puits pour encourager le monde « plus rationnel et mieux maîtrisé » des forages. L’approche de cette société des eaux cachées par l’intermédiaire de la technique et du rapport à l’eau souterraine se révèle d’une grande richesse, et capable de rendre visibles et explicites des dynamiques sociopolitiques caractéristiques du Maghreb contemporain. On voit alors se dessiner dans la relation ressources naturelles-objets techniques-acteurs des lignes de fracture sociologique entre monde de la ruralité souvent perçu par les acteurs publics comme « en retard » sur le développement et monde de la modernité qui encourage la course aux nouvelles technologies et à la technicité. / Groundwater-based irrigation enabled the development of a dynamic agricultural economy in the Saïss plain, located in the north of Morocco. Hidden in the aquifer system, the groundwater resources are made visible by technical objects used for their extraction. These techniques are multiple, including dug wells, tube-wells, and their equipment: motors and pumps. The shift from one technique to the other brought about major agrarian transitions in the region accompanied by a change of groundwater uses by switching from the shallow phreatic aquifer to the deep Liassic aquifer. Beyond changes over the hydrological context and practices of pumping, the change in the uses of the aquifer also shows the shift between two specific social worlds around groundwater exploitation. A “world of scarcity” based on the use of dug wells and the shallow aquifer; and a “world of abundance” where tube-wells can easily pump in the deep Liassic aquifer with its large and more regular flow rate. From one social world to another, the shift is neither a one-way process nor a rupture. On the contrary, their frontiers and limits remain flexible and porous due to the movements of farmers and artisans. By becoming objects within networks that create links and interdependences between actors, techniques are constitutive of a socio-technical network regardless of any direct territorial link with the aquifer. The thesis explores what is socially constructed through the dynamics of groundwater exploitation, by characterizing types of social assemblages generated by the uses of an individualized resource. The analysis of mechanisms around the recycling and transformation of extractive motors reveals an emerging society where relationships between actors of the market are based on a “bazaar economy”. Used to describe and analyse the social, economic and cultural structure in traditional Moroccan societies and oriental societies in general, the properties of the bazaar economy have been reorganised nowadays to organize interrelations between new technical objects. In this system, public actors contribute to the differentiation between the two social worlds around groundwater exploitation, trying to marginalize the social world of wells and supporting the “more rational and tamed” social world of tube wells. Understanding the society of hidden waters by the mediation of techniques and through the relationships of actors to groundwater makes visible the socio-political dynamics in contemporary North Africa. The relation between natural resources-techniques-actors also reveal sociological frontiers between the world of rurality considered by public actors as being “behind” in the economic development of the Nation; and the world of modernity or new technologies which is ahead in this development.

Cette thèse de doctorat concerne l’étude de la distillation membranaire sous vide pour l’élimination de l’arsenic contenu dans les eaux souterraines. En effet, la contamination des nappes phréatiques par l’arsenic est une problématique majeure dans de nombreux pays, et en particulier au Vietnam. Dans ce pays, choisi comme cas d’étude pour ce travail, environ 13% de la population est empoisonnée par des eaux souterraines contaminées par l’arsenic. De plus, ces eaux souterraines présentent des salinités élevées (5-10 g.L-1) dues à des infiltrations d’eau de mer dans les nappes. Ce travail de thèse a permis de démontrer la faisabilité de la distillation membranaire sous vide (DMV) pour éliminer l’arsenic contenu dans ces eaux et réduire leur salinité afin de les rendre propres à la consommation humaine. Les concentrations en As(III) dans le perméat de DMV sont toujours inférieures aux limites de la norme en eau potable (10 μg.L-1), même pour de très fortes concentrations en As(III) dans l’alimentation (jusqu’à 2000 μg.L-1). La DMV ne nécessite pas de pré-oxydation de l’As(III) en As(V), étape nécessaire dans de nombreux procédés conventionnels de traitement. De plus, un couplage entre l’osmose inverse (OI) et la DMV a été étudié : l’étape d’OI permet une pré-concentration en NaCl et As(III), puis ce rétentat est alors sur-concentré grâce à laDMV. La DMV a montré de très bonnes performances pour traiter un concentrat contenant de très fortes concentrations en As(III) (7000 μg/L). La DMV permet toujours de limiter les teneurs en arsenic dans le perméat à des valeurs en-dessous de la norme. Enfin, unesimulation d’un procédé global, incluant OI et DMV, et fonctionnant à un taux de conversion global de 96%, a été effectuée. Ce couplage ouvre la voie vers un traitement global de l’arsenic permettant de générer de très faibles quantités d’effluents finaux / This PhD work deals with vacuum membrane distillation (VMD) for arsenic removal from groundwaters. Contamination of water resources with arsenic was identified in 105 countries. Approximately 150 million people are being exposed to arsenic contamination, and 147 million of these people live in Asia. In Vietnam, chosen as the case study of this work, 13% of the population is being in risk of arsenic poisoning. Drinking water resources present not only high arsenic concentration (1 – 3050 ppb) but also high salinity (5 – 15 g/L). This work allowed demonstrating the feasibility of VMD to remove arsenic and also salts contained in groundwaters. As(III) concentration in the permeate of VMD was always lower than the standard level for drinking water (10 μg.L-1), even for high As(III) concentrations in the feed (up to 2000 μg.L-1). With VMD, a pre-oxidation step was not necessary to convert As(III) into As(V), as it is the case for other conventional treatment processes. Moreover, a coupling between reverse osmosis (RO) and VMD was studied. RO was considered as a first step to concentrate NaCl and As(III) before this retentate stream was further concentrated by the VMD. VMD could work efficiently with 99.9% of As(III) andNaCl rejections at a very high RO retentate concentrations ([NaCl] = 300 g/L and [As(III)] = 7000 ppb). Arsenic in the permeate was still lower than the required standard for drinking water. Finally, a simulation of the coupling was performed. By coupling of RO and VMD, ahigh global recovery of 96% could be achieved

La dépollution des eaux souterraines est actuellement une des principaux défis environnementaux, considérant le nombre de sites contaminés et le risque posé à la santé humaine et à l'environnement par l'exposition à la contamination des eaux souterraines. La barrière réactive perméable (PRB) est une technologie in situ passive pour la remédiation des eaux souterraines contaminées. Il se compose d'une barrière placée perpendiculairement à l'écoulement des contaminants et constituée d'un matériau réactif qui traite la panache de contaminants le traversant sous le gradient hydraulique naturel. C’est la technologie de remédiation des eaux souterraines la plus rentable ; elle permet l'utilisation des terres de surface et réduit l'exposition des travailleurs aux polluants. Le matériau réactif le plus utilisé est le fer à valence zéro (ZVI), qui peut dépolluer l'eau souterraine contaminée par une large gamme de contaminants au moyen de mécanismes chimiques et physiques différents. Le problème principal de l'utilisation de ZVI granulaire est la réduction de la porosité du milieu poreux, en raison de la nature expansive de produits de corrosion, des précipités et la formation de gaz. Pour surmonter ce problème, des mélanges de matériaux granulaires et ZVI ont été testés afin de déterminer leur efficacité de dépollution et le comportement hydraulique à long terme. L'utilisation de Lapillus volcaniques à mélanger avec ZVI pour dépolluer les eaux souterraines contaminées par métaux lourds est proposée dans ce travail. Des essais sur Lapillus ont montré une efficacité d'élimination de métaux lourds non négligeable, tandis que les tests en colonne effectuée en utilisant des mélanges n’ont pas montré une réduction élevée de la conductivité hydraulique au cours du temps.La modélisation des essais batch et colonne en tant qu’outil pour la compréhension des mécanismes impliqués dans les milieux poreux réactifs a été mis en place. L’étude de la sensibilité des paramètres des modèles sur leurs réponses a également été explorée. / Groundwater remediation is currently one of the major environmental challenges, considering the number of contaminated sites and the risk posed to human health and to the environment by exposure to groundwater contamination. Permeable reactive barrier (PRB) is a passive in situ technology for the remediation of contaminated groundwater. It consists of a barrier placed perpendicularly to the contaminant flow and made of reactive material that treats contaminant plume flowing through it under the natural hydraulic gradient. It is the most cost-effective groundwater remediation technology; it allows the use of surface land and reduces the exposure of workers to contaminants. The most used reactive material is Zero Valent Iron (ZVI), which is able to remediate groundwater contaminated by a large range of contaminants by means of different chemical and physical mechanisms. The main issue of granular ZVI use regards the reduction of the porous medium porosity, because of the expansive nature of corrosion products, precipitates and gas formation. To overcome this problem, mixtures of ZVI and granular materials were tested to investigate their long-term removal efficiency and hydraulic behavior. The use of volcanic Lapillus to be mixed with ZVI to remediate heavy-metals contaminated groundwater is proposed in this work. Tests on Lapillus showed a not negligible heavy metal removal efficiency of the volcanic material, while the hydraulic monitoring of column tests performed using mixtures showed a not high reduction of hydraulic conductivity over time.Modelling batch and column tests as a tool for understanding the mechanisms involved in the reactive porous media has been set up. The analysis of the sensitivity of the models response with respect to the input parameters has also been explored.