ÉiÉquipe HGP – Hd G Ph iHydroGeoPhysique · Tutorial : 2‐D and 3‐D electrical imaging surveys. Rappel ... HYDRUS (2D/3D) Transformer les modèles hydro ... Infiltration sous

É i HGP H d G Ph iÉquipe HGP – HydroGeoPhysique

Rémi CLEMENTDoctorant

2ére Année 2008‐2009

Caractérisation des processus d’infiltration par suivi temporel géophysique 13/03/2009

Directeur: Jean‐Paul LaurentCo‐directeur: Marc Descloitres

Problématique et objectifsProblématique et objectifs• Les processus à différentes échelles• Problématique• Questions

Phase 1: Modélisation du suivi temporel de résistivité• Rappels sur la méthodela

n

• Rappels sur la méthode • Méthodologie • Les processus modélisés• Modélisation 2D /3D

Pl

• Application sur des données de terrain

Phase 2: Application à la caractérisation hydrodynamique • Les projets LTHE en cours• Futur: exemple du projet ONDINE



n


Pl



Les différentes échelles abordées

10m1m 100m

Agronomie et Hydrologie Dégradation des déchets échelle du versantturée

1m

ne non

sat

Zon

ERT : Tomographie de résistivité électrique: ZNS et ZS, non destructive ,1D à3D, toutes les échelles, spatialisation.RMP: Résonance Magnétique des Protons: milieux saturés, non destructive, eau uniquement, EM: Electromagnétisme (FDEM et TDEM)

Problématique

Présence d’artéfacts de variation de la résistivité, qui entrainent de fausses interprétations.

Descloitres, M. et al., 2008. Characterization of seasonal local recharge using electrical resistivity tomography and magnetic resonancesounding. Hydrological Processes, 22(3): 384‐394.

Objectifs

Comment l’ERT peut‐elle contribuer à la compréhension de l’infiltration?

1‐ Quelles informations apporte‐t‐elle et quelles sont les limites?1‐ Quelles informations apporte‐t‐elle et quelles sont les limites?••Géométrie de la Géométrie de la structurestructure••Dynamique du processusDynamique du processus

22‐‐ Comment intégrer des données ERT dans un modèle hydrologique?Comment intégrer des données ERT dans un modèle hydrologique?




n


Pl



Rappel la méthode (la mesure)

Série de quadripôles pour établir des pseudo‐sections 2D/3D de résistivités apparentes du sol

Loke, 2004

Loke, M.H., 2004. Tutorial : 2‐D and 3‐D electrical imaging surveys.

Rappel sur la méthode (l’inversion)

A partir des résistivités apparentes, estimer un modèle de résistivité du sol


Utilisation du logiciel DC2DInvRes pour retrouver un modèle de résistivité calculée

Rappel sur la méthode (suivi temporel)

1‐Inversion données t0 (pi) 2‐Données t1 inversées en tenantcompte du résultat de l’inversion à t0(pf)(pf)

Résistivité en Ω mRésistivité en Ω.m

3‐ Par convention on Variation des résistivités calculées en %3 Par convention onprésente les rapports desrésistivités calculées.

Variation des résistivités calculées en %

( ) 1001)/(% ×−=Δ if ρρρ




n


Pl



Question incontournable:Comment peut-on fiabiliser les images ERT pour

Trouver des solutions pour limiter ou supprimer ces artéfacts

p g pune utilisation en routine?


Méthodologie: les étapes

Déterminer des exemples d’artéfact

Modélisation d’infiltration

HYDRUS (2D/3D)

Transformer les modèles hydroTransformer les modèles hydro en résistivités vraies

Forward modelling: Création de mesures ERT

synthétique

Inversion standard:reproduction des artéfacts

Non présentées

reproduction des artéfacts

Inversions améliorées:Outils d’amélioration:

Validation par 3 expérimentations de terrain à 3 échelles: 1m, 10 m, 100m,terrain à 3 échelles: 1m, 10 m, 100m,

Les processus modélisésPhase 1: modélisation ERT

2 échelles: 100m et 10 m

• Cas d’infiltration sous pluie auBurkina Faso (1D et 2D)

• Cas injection lixiviat dans un centrede stockage de déchet avecgéométrie complexe (3D)

Juillet 2008 ANR projet PRECODD en association avec l’équipe TRANSPORE

Juillet 2003Projet PNSE

avec l équipe TRANSPORE (Oxarango L., Gourc J.P.)

Modèle

Infiltration sous pluie => 1D Injection de lixiviat => 3D

7 Ω.m (leachate plume ) 15 Ω.m (waste)

30 Ω.m (Injection pit or trench) 100 Ω.m (soil cover)

Modèle Phase 1: modélisation ERT

Variations des résistivités apparentes

X-position in mInfiltration sous pluie => 1D

er

5

10 20 30 40 50 60 70 80 90pp

vel n

umbe 10

15

20

X position in m

Lev 20

Injection de lixiviat => 3D

er

X-position in m

5 10 15 20 25 30 35 40 45

vel n

umbe 5

1015

Lev 20

Inversion standard


5

10

10 20 30 40 50 60 70 80 90

10

15

20

Interprétation hydrologique:

• Infiltration majeure au centre du profil.A i d l é i i i é d d’

• Infiltration de quelques centimètres en surfaceA i d l é i i i é l’i fil i • Augmentation de la résistivité de part et d’autre

du bulbe, cette augmentation correspondent àune migration de BIOGAS .•NON!!

• Augmentation de la résistivité sous l’infiltrationcette augmentation correspond à unassèchement profond durant la saison sèche!!!!!•NON!!

Clement et al. (2008 et2009)

Exemples de solutions testées


Ajouter une ligne de découplage(ajout d’une information apriori sur la

Changer le dispositif d’électrodes ce quicrée une dissymétrie dans les mesures(ajout d une information apriori sur la

position de l’infiltration superficielle).Chaque cellule est considérée commeindépendante.

crée une dissymétrie dans les mesures.L’objet est « éclairé » différemment.

indépendante.

₊ ₊ ₊


Solution (inversion ERT 2D) Phase 1: modélisation ERT

Variation lors d’une inversion de type standard

Infiltration sous pluie => 1D

yp

5

10

10 20 30 40 50 60 70 80 90

10

15

20

Variation lors d’une inversion avec option « decoupling »

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Decoupling line

5

10

Decoupling line

15

20


Solution (inversion ERT 3D)

Variation lors d’une inversion standard

Injection de lixiviat => 3D

Variation lors d’une inversion standard avec dispositif en étoile

Manip Burkina Faso (inversion ERT 2D)

Variation lors d’une inversion standard

Manip Burkina Faso(inversion ERT 2D)

Variation lors d’une inversion standard avec découplage

Application à Chatuzange (inversion ERT 3D)

Application à Chatuzange (inversion ERT 3D)

Injection de lixiviat après 40 heures,comparaison avec sonde neutron (+ autres méthode non montrées ici):

jamais fait avant nous!!!

Conclusion

• Les tests réalisés sur des modèles synthétiques nous ont permis d’éliminer les artefacts et fiabiliser les résultats :artefacts et fiabiliser les résultats :• Résultats majeur phase 1 : obtention d’une série d’outils à utiliser lors d’un suivi temporel ERT 2D ou 3D.



n


Pl



Objectifs

Avec quelle précision la géophysique peut‐elle renseigner sur la dynamique des infiltrations?

Quelles sont les erreurs liées à cette méthode

Quelle limite à l’utilisation de l’ERT dans la caractérisation hydroQuelle limite à l utilisation de l ERT dans la caractérisation hydro.

Appliquer d’autre méthodes pour caractériser le milieu notamment dans les dé h (RMP)décharges (RMP)


Les projetsPhase 2: applications hydro

4 projets en cours au laboratoire:

‐ Centre d’enfouissement technique de Chatuzange le Goubet, caractérisation du milieu à partir de données ERT, ANR PRECODD (Gourc, J‐P. et Oxarango, L.)

‐Mesure RMP sur échantillon de déchets :développement d’une méthodologie de mesure pour les décharges avec la RMP, projet ADEME (Gourc, J‐P. et Oxarango, L.) + projet RMP (Legchenko A.)

‐ ERT sous infiltromètre : détermination de l’apport possible de L’ERT à la modélisation dans un cas simple, projet EC2CO « Ondine » (Ribolzi O.,Vanderveare, J‐P., Legout C.)

P j t L L it l (ONF) C t hi ERT 2D (j ill t 2008) 3D (j ill t 2009) (L t J P )‐ Projet Lac Luitel (ONF) : Cartographie ERT 2D (juillet 2008) 3D (juillet 2009) (Laurent J‐P.)


Projet ONDINEPhase 1: modélisation ERT

Suivi de l'infiltration sous un infiltromètre à disque par hi d i i i l i ( RT)tomographie de résistivité électrique (ERT)

Valider expérimentalement les simulations ERT

Mettre en œuvre l’ERT sous l’infiltromètre en pente et renseigner sur les géométries complexes des écoulements (2D, digitation)


Projet ONDINE

20 mDrains verticaux

1.2


Projet ONDINE

SYSCALInfiltromètreΩ.m

S it h

Ω.m

Switch

Résistivité ponctuelle

Tensiomètre

Avancement

Expérimentations: Mesures RMP sur décharge(8 au 20 juin 2009)

Mesures ERT 3D lac Luitel(2 au 7 juillet 2009)

Expérimentations:

Mesures sous infiltromètre(20 au 24 avril 2009)

Injection Chatuzange(17 au 24 juillet 2008)(17 au 24 juillet 2008)

Conférences:

Phase 2

RédactionManuscritPhase 1

AcceptéJ l f H d l

Articles :

Compte‐rendu Académie des Sciencesissue spécial hydrogeophysics

Accepté

Soumis

À soumettre

Journal of Hydrology

Journal of Hazardous material

Journal of waste management

Documents

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