Evaluation des méthodes existantes de calcul des périmètres de protection des ouvrages de captage d'eau souterraine

Abstract

Un périmètre de protection doit être défini pour chaque ouvrage de captage d’eau souterraine afin d’assurer un fonctionnement sans aucun risque de pollution. Le temps de transfert est le paramètre décisif dans le calcul du périmètre de protection rapproché. Cependant, les méthodes analytiques de calcul du temps de transfert, pour un aquifère à nappe libre, font appel à des hypothèses très simplistes de la réalité. Le milieu naturel est considéré, pour ces méthodes, comme étant isotrope et homogène. Ainsi, les aquifères anisotropes hétérogènes, en particulier les aquifères stratifiés, sont souvent, remplacés par des aquifères homogènes anisotropes équivalents. Dans ce travail, un calcul des temps de transfert est fait, à l’aide de la méthode des éléments finis, pour des aquifères stratifiés, considérés comme hétérogènes et anisotropes, et pour des aquifères homogènes anisotropes équivalents. Une comparaison est faite entre le calcul numérique et analytique des temps de transfert. En plus de cette introduction, ce travail comprend quatre chapitres et une conclusion générale. Le premier chapitre donne des notions générales sur les aquifères, définit l’hétérogénéité et l’anisotropie et traite les types et les origines de la pollution et la contamination des eaux souterraines. Le deuxième chapitre est consacré à la définition des périmètres et à la présentation des différentes méthodes et approches qui contribuent au leur calcul. Ce chapitre met l’accent, essentiellement, sur les méthodes analytiques de calcul des temps de transfert, utilisées dans ce travail. La méthode des éléments finis est l’outil de calcul numérique exploité dans cette thèse. Pour cela, l’étude fait appel à deux logiciel de calcul numérique basés sur la méthode des éléments finis, fournis par la société canadienne GEOSLOPE, et qui sont le SEEP/W et le CTRAN/W. La présentation de ces deux logiciels est donnée dans le troisième chapitre. Le quatrième chapitre regroupe les résultats trouvés et leurs interprétations. D’abord, un modèle simple isotrope, homogène, non influencé par la recharge verticale a été traité. Et les résultats numériques on été comparés avec les résultats analytiques. Par la suite, un modèle isotrope, homogène, influencé par la recharge a été analysé. En faisant intervenir l’effet de l’anisotropie, des aquifères anisotropes homogènes non influencés par la recharge ont été simulés et l’effet de l’anisotropie sur l’écoulement et le calcul des temps de transfert a été conclu. Ainsi, la même chose est faite pour des aquifères anisotropes homogènes influencés par la recharge verticale. Enfin, des modèles hétérogènes isotropes ont été simulés et comparés avec des modèles équivalents homogènes anisotropes. Ainsi, l’effet de l’hétérogénéité sur l’écoulement et le calcul des temps de transfert ont été traités. Les différents résultats et conclusions ainsi que les perspectives dégagés de ce travail sont donnés dans la conclusion générale.