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Thèses et Mémoire de l'Université de Strasbourg

Investigations numériques sur l’inversion des courbes de concentration issues d’un pompage pour la quantification de la pollution de l’eau souterraine

ZERU, Allelign (2004) Investigations numériques sur l’inversion des courbes de concentration issues d’un pompage pour la quantification de la pollution de l’eau souterraine. Thèses de doctorat, Université Louis Pasteur.

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Résumé

La diversité croissante des activités industrielles est une menace pour les réserves d'eaux souterraines de plusieurs zones industrielles. Une fois la contamination détectée, il est essentiel d'en déterminer le niveau, l'étendue et la source. La méthode d'inversion de la courbe de concentration peut être utilisée comme une alternative ou une technique complémentaire pour l'évaluation et la quantification de la pollution de la nappe. Cette approche est particulièrement appropriée quand il y a peu de mesures ponctuelles et lorsque la source de contamination est inconnue. L'expérience de cette étude montre que la présence d'un gradient de concentration dans le panache et l'hétérogénéité autour du puits de pompage peuvent avoir un effet significatif sur la quantification du flux massique total. Une moyenne des rapports de gradients de concentration (MRG) proche de zéro peut indiquer une bonne position de la section transversale de contrôle (STC) en vue d'une quantification du flux massique total. Afin de traiter l'effet de l'hétérogénéité locale, le modèle mathématique VINMOD (volume based inverse model) a été défini, utilisé pour l'inversion numérique de la courbe de concentration et appliqué au site industriel de la Plaine des Bouchers à Strasbourg. Il a été remarqué que VINMOD est sensible à la vitesse d'écoulement de la nappe et à la géométrie de la zone de captage de puits. En fonction de la distribution de la perméabilité autour du puits, le champ d'écoulement hétérogène peut avoir des effets significatifs sur l'inversion. Pour l'application de la méthode d'inversion de la courbe de concentration à l'échelle du site, les aspects tels que l'effet de la répartition de la source sur la verticale, la biodégradation des composés dissous, la géométrie de la STC dans le cas hétérogène peuvent être des pistes de recherches possibles dans le futur. The ever growing and increasing diversities of industrial activities have been a threat to the underlying groundwater reserves in many industrial areas. Once contamination has been detected, it becomes essential to determine the level, extent and source of contamination. The inversion method of pumped concentration can be used as an alternative or supplementary to the conventional methods for the evaluation and quantification of groundwater pollution. This method is particularly appropriate in the case when there are few point measurements or monitoring wells and when the contamination source is unknown. The experience of this study shows that the presence of the concentration gradient in the plume and local heterogeneity around the pumping well can have significant effects on the quantification of total mass flow rate. A mean gradient ratio (MGR) value closer to zero can indicate a good position of the imaginary control plane (ICP) in order to better quantify the total mass flow rate. In order to study the effect of local heterogeneity, the mathematical model VINMOD (volume based inverse model) is developed, used for the numerical inversion of pumped concentration and applied at the industrial site Plaine des Bouchers at Strasbourg. It is noticed that VINMOD is sensitive to the groundwater flow velocity and the well capture zone geometry. Therefore, depending on the distribution of permeabilities around the pumping well, the heterogeneous flow field can significantly affect the inversion of pumped concentration. For the application of the inversion of pumped concentration at the field scale, some elements such as the effect of source stratification, biodegradation of dissolved compounds, and the geometry of the ICP in heterogeneous case can be future research segments.

Type d'EPrint:Thèse de doctorat
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 500 Sciences de la nature et mathématiques > 530 Physique > 532 Mécanique des fluides. Mécanique des liquides > 532.5 Hydrodynamique
Classification Thèses Unistra > Sciences, technologies > Sciences de la nature et mathématiques > 530 Physique > 532 Mécanique des fluides. Mécanique des liquides > 532.5 Hydrodynamique

UNERA Classification UNERA > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-14 Eau, environnement, aménagement, urbanisme
UNERA Classification UNERA > DISC Discipline UNERA > DISC-20 Physique, chimie, matériaux
Code ID:868
Déposé le :10 Janvier 2005

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