Dans le cadre de la gestion de la ressource en eau et de l'aménagement de sites de stockages de déchets sûrs, une meilleure compréhension du devenir des contaminants dans les milieux souterrains est nécessaire. Dans les nappes souterraines, les contaminants sont transportés à travers des milieux poreux caractérisés par une forte hétérogénéité qui joue un rôle important sur leur migration et leur dispersion. D'autre part, le transport des contaminants dans les milieux poreux résulte du couplage de processus physiques, chimiques voire biologiques complexes et interdépendants. Ce travail s'intéresse à l'impact de l'hétérogénéité physique du milieu associée à la réactivité chimique sur le transport de contaminants. L'objectif est de trouver les lois macroscopiques du transport réactif dans les milieux poreux hétérogènes en commençant par les réactions d'adsorption. Nous avons développé un outil numérique modélisant le couplage physico-chimique. Ce modèle repose sur le principe d'une discrétisation de la phase liquide en paquets d'eau identiques, dits volumes élémentaires, caractérisés par leur concentration en soluté. La méthode consiste à suivre simultanément ces volumes élémentaires dans la grille par une méthode de transport dans le domaine des temps. L'intérêt de ce modèle est le découplage des processus physique et chimique à l'échelle du volume élémentaire. L'évolution de la concentration dans le volume est donnée par le flux chimique et est résolue à chaque traversée de maille par le volume élémentaire. Ainsi, cette méthode peut simuler toute sorte de réactions chimiques. Nous avons étudié le comportement d'un panache soumis à une adsorption cinétique, non linéaire de type Freundlich. Le développement du panache a principalement été caractérisé par sa vitesse moyenne et son coefficient de dispersion effectif. L'effet du couplage transport-cinétique-non linéarité a d'abord été étudié en milieu physiquement homogène. Nous avons étudié l'effet des conditions initiales ainsi que l'effet d'une hétérogénéité chimique du milieu. Nous avons montré que la cinétique influence le comportement du panache à court-terme, provoquant même dans certains cas l'apparition de double pics transitoires dans la distribution du panache en solution. Nous avons quantifié ces phénomènes. Le comportement asymptotique du panache est lui contrôlée par la non linéarité. Nous avons étudié ensuite le comportement d'un panache injecté sous forme de pulse dans un milieu physiquement hétérogène dans lequel la variation spatiale de la conductivité hydraulique est supposée aléatoire. Nos premiers résultats montrent que l'étalement du panache n'est que très peu influencé par l'hétérogénéité du milieu. Nous pouvons en conclure que les dimensions du panache sont contrôlées par l'effet de la non linéarité. Par ailleurs, une expérimentation en laboratoire a été initiée afin de valider les résultats des simulations numériques et étudier des processus réactifs plus complexes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00006040 |
| Date | 19 December 2003 |
| Creators | BESNARD, Katia |
| Publisher | Université Rennes 1 |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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