Influence de l'hétérogénéité locale sur les données d'essai de perméabilité à niveaux variables

Abstract

Les essais de perméabilité à niveau variable sont utilisés pour déterminer la perméabilité locale d’une formation aquifère. Les méthodes d’interprétation de ces essais basées sur les hypothèses simplifiées comme l’aquifère est homogène et isotrope ne représentent pas l’état naturel du sol qui est le plus souvent hétérogène et anisotrope. Pour la réalisation des essais de perméabilité dans les aquifères hétérogènes, le niveau d’installation de la crépine se fait au hasard sans qu’aucune étude n’ait été faite pour guider dans le choix du niveau d’installation de la crépine de manière à utiliser les méthodes simplifiées pour la détermination de la perméabilité locale ou équivalente. Nous avons axé notre mémoire sur deux parties afin de montrer les limites d’utilisation des méthodes classiques en les soumettant à une comparaison avec un modèle numérique d’éléments finis. Dans un premier lieu, nous avons simulé numériquement l’essai à niveau variable pour différents cas de figures afin d’établir l’influence de l’anisotropie sur la détermination de la perméabilité en se basant sur les valeurs du coefficient de forme C. Nous avons ensuite entrepris, pour les formations stratifiées, l’étude de l’influence de la perméabilité de la strate inférieure sur la position de la crépine avec cette dernière en vue d’évaluer l’applicabilité des méthodes d’interprétations classiques. Par la suite, nous avons tenté d’établir la position optimale de la crépine afin de calculer la perméabilité équivalente du sol. Pour cela, nous nous sommes basé sur la comparaison des courbes de vitesse du modèle numérique de l’aquifère stratifié avec celui du modèle équivalent homogène. Ce mémoire est divisé en cinq chapitres, suite à cette introduction et à la présentation de la problématique, on établit dans le premier chapitre un rappel sur les propriétés des aquifères et sur l’équation de conservation de Richards, principale équation qui gouverne l’écoulement de l’eau dans le sol ainsi que les méthodes utilisées dans les laboratoires pour déterminer la conductivité hydraulique. Dans le deuxième chapitre, on décrira les méthodes utilisées in situ pour la mesure de la perméabilité du sol en place et leurs méthodes d’interprétation; le troisième chapitre est une introduction au logiciel SEEP/W d’éléments finis de modélisation de l’écoulement souterrain; dans le quatrième chapitre on présentera les modèles de simulations des essais de perméabilité à niveau variable d’un aquifère libre homogène isotrope et anisotrope. Une approche de modélisation de l’injection est présentée. Les résultats de ces analyses obtenus à l’aide du logiciel sont comparés avec les formules de Hvorslev et Bouwer et Rice. Le chapitre cinq est consacré à la simulation de l’essai de perméabilité à niveau variable dans un aquifère a nappe libre hétérogène stratifié. Ce chapitre est subdivisé en deux parties: dans le première partie, on établit des comparaisons entres les résultats de simulation des modèles stratifiés pour différentes positions de la zone d’injection avec les résultats du cas homogène. Dans la deuxième partie, on procédera à la modélisation pour différentes longueurs de contact de la crépine avec les strates de chaque modèle et on les comparera avec les résultats du cas homogène afin de trouver la longueur de contact de la crépine pour valider l’utilisation de la méthode d’interprétation simplifiée (aquifère homogène) pour calculer la perméabilité équivalente de l’aquifère stratifié. La dernière partie de ce mémoire, on passera en revue les principaux résultats et les conclusions qui se dégagent de cette étude.