Ce manuscrit s'intéresse au devenir de contaminants organiques dans le sol, et plus précisément celui des composés organo-halogénés volatils (COHV).Il propose des outils d'aide à la décision en utilisant la modélisation numérique appliquée à des problématiques environnementales portant sur le traitement de sites et sols pollués par des COHV. Il présente, à ma connaissance, la première modélisation numérique en 3D, grâce au simulateur TMVOC, d'une technique de dépollution physique, à savoir le pompage réussi au sein d'un aquifère d'un liquide en phase non-aqueuse plus dense que l'eau ou Dense Non-Aqueous Phase Liquid (DNAPL). Les très bons résultats de cette simulation permettent d’envisager l’optimisation d’un système de pompage asservi pour dépolluer un site contaminé aux COHV. Cette thèse s'intéresse aussi à une méthode de d'évaluation, à la fois qualitative et quantitative, de l'efficacité du pompage : un test de traçage utilisant des traceurs bisolubles à coefficients de partage variables (partitioning interwell tracer test – PITT). Ce PITT permet de connaître à la fois la répartition spatiale, au sein d’un aquifère, d’une bulle de DNAPL et aussi d’en évaluer sa saturation et donc son volume. Ce manuscrit met à disposition des outils élaborés et adaptés au traitement d'un DNAPL dans un aquifère. La combinaison des deux techniques présentées, à savoir la modélisation d'un pompage de DNAPL et un PITT, sont parfaitement reproductibles dans des environnements similaires et à l'échelle industrielle. Enfin, ces méthodes permettent de réduire considérablement les coûts de caractérisation (PITT) et d'exploitation par l'optimisation de systèmes de pompage / This manuscript deals with the fate of organic contaminants in soil, more precisely of volatile organo-chlorinated compounds (VOHC) and offers some decision making techniques and tools using numerical modelling applied to environmental issues about the treatment of soils contaminated by VOHC. It presents, to the best knowledge of the auhor, the first 3D numerical modelling, with the simulator TMVOC, of a physical treatment technique, namely the successful pumping within an aquifer, of a Dense Non-Aqueous Phase Liquid (DNAPL). The very good results of this simulation give the opportunity to design a controlled and automated pumping system to remediate a polluted site. This thesis also deols with a tracer test assessment method, both qualitative and quantitative, for the efficiency of this pumping : a partitioning interwell tracer test (PITT). The PITT allows us to determine the spatial repartion of the DNAPL and also to assess its saturation, hence its volume. This manuscript offers elaborated tools adapted to the remediation of a DNAPL in an aquifer. The combination of these two techniques, namely the DNAPL pumping and the PITT, are perfectly reproducible in similar environments up to an industrial scale. Finally, exploitation and characterisation costs for DNAPL remediation can be extremely reduced by numerical modelling and optimisation

Les milieux cristallins fracturés constituent un potentiel géothermique non négligeable. Il est essentiel d'améliorer son exploitation, pour la géothermie basse et haute énergie, afin de répondre au processus de transition énergétique. Pour cela, la compréhension des mécanismes de transport thermique dans les milieux fracturés est fondamentale. Le transport de chaleur est fortement influencé par l'hétérogénéité hydrodynamique des milieux fracturés et par la géométrie des fractures et des blocs matriciels. A travers des travaux basés sur des développements analytiques et numériques ainsi que des expériences sur site, l'objectif de cette thèse est ainsi de mieux évaluer l'impact de la géométrie des fractures, que ce soit à l'échelle d'un réseau de fractures, ou à l’échelle d’une fracture, sur le transport et le stockage d’énergie thermique dans les milieux cristallins fracturés. Des simulations numériques du transport de chaleur dans un réseau simple de fractures planes et bien connectées ont permis de caractériser l'impact de la géométrie du système de fractures sur le stockage thermique. Deux régimes sont mis en évidence. Tout d'abord, à court terme, la densité de fractures ou de chemins préférentiels, caractérisant la surface d'échange, contrôle l'échange thermique. Puis, à long terme, c'est le volume de roche total entre les fractures qui contrôle le stockage thermique. Ce modèle ne prend toutefois pas en compte la variabilité des ouvertures à l'échelle de la fracture qui est particulièrement présente dans les réseaux de fractures naturels. Des tests de traçage thermique et de soluté ont ainsi été réalisés pour caractériser le transport de chaleur dans un milieu fracturé sur le site de Ploemeur (SNO H+). Pour interpréter les traçages, les expressions analytiques du retard et de l'amplitude du pic de la courbe de restitution thermique ont été développées pour différentes géométries de fractures : fractures planes et chenaux. Ces expressions constituent un outil puissant et novateur pour caractériser la géométrie des fractures lors de tests de traçage thermique mais aussi pour prédire le déplacement du front thermique et la durée de vie des systèmes géothermiques à partir de tests de traçage de soluté. La comparaison de ces expressions avec les résultats expérimentaux permet de mettre en évidence l'importante chenalisation des flux, induisant l'arrivée anticipée du traceur thermique. / Fractured crystalline media has a significant geothermal potential. Its exploitation, for low and high enthalpy geothermal power generation, could be enhanced to satisfy the energy transition process. For this, understanding thermal transport processes in fractured media is fundamental. Heat transport is strongly influenced by hydrodynamics heterogeneity of fractured media and by fracture and matrix block geometry. Through analytical and numerical modelling and field site experiments, the aim of this thesis is thus to better assess the impact of fracture geometry on thermal transport and storage in fractured crystalline rock, at fracture and fracture network scale. Numerical simulations of heat transport in a simple network of well connected plane fractures allowed us to characterize the impact of the fracture system geometry on thermal storage. Two regimes are highlighted. First, at short term, the density of fractures, or preferential paths, controls heat exchanges. Then at long term, the total rock volume between the fractures controls thermal storage. This model does not take into account the aperture variability at fracture scale, which is particularly present in natural fracture networks. Thus, thermal and solute tracer tests have been achieved to characterize heat transport in a fractured media at Ploemeur field site (SNO H +). To interpret the tracer tests, analytical expressions of thermal breakthrough peak retardation and amplitude have been developed for different fracture geometries : parallel plate fractures and channels. Those expressions are a powerful and innovative tool to characterize fracture geometries from thermal tracer tests, and also to predict thermal front transit time and lifetime of geothermal systems from solute tracer tests. Confrontation of those expressions to experimental results shows that observed differences between thermal and solute breakthrough can be explained only by channeling flow inducing low thermal transit times.