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La caractérisation des transferts d’eau et d’éléments chimiques dissous dans les eaux de surfaces, les sols et les aquifères nécessite la collecte de données in-situ, i.e., sur le terrain. Cette UE introduit les méthodes et les protocoles spécifiques devant être mis en œuvre pour acquérir des données de qualité, et les méthodes d’interprétation associées.
L’objectif de cette UE est de former les étudiants aux méthodes de terrain de caractérisation des transferts d’eau et de solutés dans les eaux de surface, des sols et des aquifères.
Tests d’infiltration dans les sols, chocs hydrauliques en forages, expérience de traçage dans un aquifère, expérience de traçage en rivière, géomorphologie des conduits karstiques. Chaque manipulation donne lieu à un compte-rendu spécifique restituant les objectifs de l’expérience, les moyens, l’acquisition des résultats et leur interprétation.
Cet enseignement présente les bases des transferts d’eau dans les sols et la zone non saturée. Une première partie de cet enseignement concernera la conductivité hydraulique à saturation des sols. La deuxième partie présentera les spécificités de la conductivité hydraulique en milieu non saturé et sa détermination par modélisation.
Il s’articulera autour de :
Les objectifs de cette UE sont de présenter les lois qui régissent l’écoulement de l’eau dans les sols en conditions saturées et non-saturées.
Démontrer la loi de darcy dans les sols à saturation et définition de la conductivité hydraulique des sols à saturation (Ksat). Identification des paramètres qui jouent un rôle sur la conductivité hydraulique à saturation (couramment appelée perméabilité).
Présentation des méthodes de mesure de Ksat sur le terrain : méthode de Porchet, infiltromètre à niveau constant, infiltromètre double anneau.
Relation entre Ksat et risque de transferts de polluants vers les eaux superficielles et les eaux souteraines.
En milieu non saturé le cours vise à présenter les concepts théoriques de l’écoulement de l’eau dans les sols non saturés. Une partie du cours concernera les techniques de mesure de l’humidité du sol (TDR) et de la courbe de rétention d’eau (presses de Richards, méthode wind). La dernière partie du cours présentera les approches de la modélisation des écoulements 1D dans la zone non saturée.
Cet enseignement sera découpé en cours (6h) et en travaux dirigés (9h) et en travaux pratiques (12). Le cours permettra de définir les concepts de l’écoulement de l’eau en milieu saturé et non saturé et les principes de la modélisation. Les travaux dirigés correspondent à des exercices pratiques de calcul de la porosité et de la rétention de l’eau dans les sols, de calculs de la conductivité hydraulique à saturation et d’interprétation de données de teneur en eau du sol en fonction du temps et de la profondeur en milieu non saturé pour suivre les écoulements de l’eau.
La formation hydride en TP correspond à un projet réalisé sur l’estimation des propriétés hydrodynamiques d’un sol à partir d’autre propriétés (fonctions pédotransfert) et de simuler un écoulement vertical à partir de données climatiques (chronique de pluviométrie). Une restitution des étudiants sous la forme d’un compte-rendu présentant la démarche choisie et les résultats sera évaluée.
Les modèles hydrogéologiques sont des outils analytiques et/ou numériques permettant de représenter, de manière simplifiée, le fonctionnement des aquifères. Ces outils ont une importance capitale car ils permettent (i) d’agréger l’ensemble des données disponibles sur un site d’étude et de « mesurer » le degré de compréhension de fonctionnement du système hydrogéologique, (ii) d’estimer les propriétés des aquifères aux endroits où on ne dispose pas de mesures, et (iii) de simuler différents scénarios de pompage et/ou de transferts de polluants.
L’objectif de cette UE est de former les étudiants aux principaux outils de modélisation hydrogéologique. Après avoir introduit quelques concepts théoriques et numériques fondamentaux, l’accent sera mis sur la manipulation pratique des logiciels de modélisation en s’appuyant sur des cas d’étude concrets.
L’étude et la caractérisation des sites et sols pollués (ssp) représente un volet important de cette formation. En effet, le transfert des polluants dans les sols et les nappes phréatiques sous-jacents à un site représente une problématique environnementale croissante. La définition des ssp, leur réglementation, la caractérisation des sites et la description des différents types de polluants et de leurs comportement seront abordés lors des cours, et mis en pratique en TD et TP (modèle conceptuel de site, vulnérabilité, cartographie et analyse par SIG, transport des polluants autour d’un site et calcul des risques sanitaires). Cette UE est un préliminaire à l’UE « Remédiation des SSP » du semestre 4.
En hydrogéologie, les deux principales problématiques sont la gestion quantitative et qualitative des masses d’eaux souterraines. Vis-à-vis des problèmes de qualité (pollution naturelle et/ou anthropique), il est déterminant : 1, de conceptualiser les processus de transfert d’éléments chimiques en solution ou sous forme particulaire, 2, d’identifier les valeurs des paramètres qui contrôlent les processus de transport.
L’objectif de cette UE est d’appréhender les différents processus de transport dans les milieux poreux et d’introduire les outils expérimentaux et analytiques permettant de caractériser et simuler des problèmes de transfert de polluants à l’échelle des réservoirs hydrogéologiques.
