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2011

publié le , mis à jour le

2 décembre 2011
Evaluation des influences du changement climatique sur la nappe phréatique d’Alsace
Simon Lecluse - doctorant au LHyGeS

L’aquifère du Rhin est un des plus grands aquifères européens, il fournit 75% des besoins en eau potable, 50% des besoins industriels et 90% de l’eau destinée à l’irrigation de la région. Il est donc nécessaire de connaître son comportement dans un avenir plus ou moins proche. Le projet que je vais vous présenter permet d’estimer l’influence du changement climatique sur cet aquifère. Dans un premier temps, le modèle utilisé ainsi que son calage seront présentés.
Nous aborderons ensuite les différents scenarii météorologiques proposés par Météo France pour l’avenir. Enfin, j’aborderai les premiers résultats obtenus concernant le comportement de la nappe phréatique d’Alsace (hauteur piézométrique et débit dans les rivières principalement).

30 novembre 2011
Evolution générique du mélange dans les milieux hétérogènes
Jean-Reynald de Dreuzy - IDAEA (CSIC- Barcelona), Géosciences Rennes

Le mélange dans les milieux hétérogènes résulte de l’effet conjoint des
fluctuations locales de la vitesse et de la diffusion. Les fluctuations
locales de vitesse créent rapidement un contraste de concentration qui
est ensuite lentement homogénéisé par la diffusion. Asymptotiquement,
toute la dispersion contribue au mélange. Pré-asymptotiquement, la
dispersion croit beaucoup plus vite que le mélange. Le mélange est en
retard sur la dispersion. Ce retard vient de la structure filamentaire
du champ de concentration qui résiste temporairement à
l’homogénéisation. Il ne peut être approché correctement par les
méthodes perturbatives classiques parce qu’il vient systématiquement
d’écart au modèle Gaussien de transport. Numériquement, on montre qu’il
suit une loi d’évolution temporelle étonnamment générique qui ne dépend
ni des conditions d’injection ni du degré d’hétérogénéité du champ de
vitesse. Si les causes de cette généricité restent encore
majoritairement inconnues, son intérêt direct est de permettre
l’établissement de nouvelles équations de transport qui ne respectent
pas seulement l’advection et la dispersion mais également le mélange.

24 novembre 2011
Quatrième Journée des doctorants de l’ED Sciences de la Terre, de l’Univers et de l’Environnement de Strasbourg

programme

28 octobre 2011
"POD-based Monte Carlo technics for the solution of stochastic groundwater flow problems"
Mario Putti - Professeur associé - Département de Méthodes et Modèles Mathématiques pour les Sciences Appliquées (DMMMSA), Université de Padoue (Italie)

We study the applicability of Proper Orthogonal Decomposition (POD) to Monte Carlo (MC) simulations, to efficiently solve a stochastic groundwater flow problem. We consider a two-dimensional saturated flow scenario, depicting steady-state groundwater flow within a randomly heterogeneous aquifer subject to deterministic forcing and boundary conditions.
Key (ensemble) moments and the complete probability distribution of state variables, i.e., hydraulic head and flux, are evaluated by means of MC simulations. Application of a POD technique allows constructing a reduced order model which can efficiently provide multiple realizations of hydraulic head. The reduced order model is achieved upon projecting the model equations onto the space generated by a small number of properly chosen spatial basis functions obtained using snapshots in the probability space, i.e., via a principal component analysis of few (randomly selected) full model MC realizations (snapshots).
Our goal is to investigate the sensitivity of the performance of the reduced model with respect to the number of (a) snapshots, and (b) principal components. Our preliminary results suggest that a strong spatial variability combined with relatively small integral scales requires a large number of snapshots to obtain a proper set of principal components and construct a reduced model that can accurately estimate the leading moments of hydraulic heads.

28 octobre 2011
"A coupling of Godunov-mixed and continous Galerkin finite element methods for thermo-hydro-mechanics in porous media systems"
Nicola Castelletto - post-doctorant au DMMMSA, Université de Padoue (Italie)

In realistic problems with complex 3D heterogeneous domains the efficient and accurate solution to the coupled system of the PDEs governing the mass and the energy balance in a deformable porous medium requires the use of advanced numerical algorithms. A coupled 3-D numerical model based on an appropriate combination of Finite Elements (FEs), Mixed FEs (MFEs), and Finite Volumes (FVs) is developed with the aim at stabilizing the numerical solution. Elemental pressures and temperatures, nodal displacements and face normal Darcy and Fourier fluxes are used as primary variables. This leads to an element-wise conservative velocity field with the same order of approximation for both pore pressure and stress, and allows for the accurate prediction of sharp temperature convective fronts. The model is experimented with in large size realistic applications set in the geological basin underlying the Venice lagoon, Italy.

3 octobre 2011
"Technique de sondage RMP (Résonance Magnétique Protonique) appliquée à la caractérisation des aquifères, aux études hydro-géologiques"
Anatoly Legtchengo - Directeur de Recherche au LTHE de Grenoble

22 et 23 septembre 2011
"25 ans de recherche sur le Bassin Versant du Strengbach / Secondes rencontres du Réseau de Bassin Versant RBV"
colloque scientifique consacré aux recherches sur le BV du Strengbach et à une série d’exposés sur les Observations à long terme ; acquisitions, traitements et interprétations

le programme peut être consulté sur le site de l’Observatoire Hydro-Géochimique de l’Environnement

23 juin 2011
"Faisabilité d’un pilote de dénitrification in situ dans un aquifère karstifié"
Frédérick Delay - Professeur à l’HYDRASA, Université de Poitiers et au LHyGeS

La dénitrification, et plus généralement la décontamination des eaux souterraines, avec l’objectif avoué d’une pré-normalisation pour un usage eau potable, sont un sujet d’actualité. Dans les faits, l’essentiel des manipulations physico-chimiques effectuées sur l’eau souterraine prélevée est le fait de "traiteurs d’eau". On entend ici des personnes morales généralement affiliées aux grandes compagnies distributrices et qui vendent des usines clefs en main dont le coût est prohibitif pour les alimentations de petites communes. De fait, ces dernières sont dans l’obligation de pomper une eau déjà potable ou éventuellement l’acheter ailleurs. Une autre alternative est de laisser faire la nature ou la stimuler afin de réaliser une décontamination in situ. Par exemple, la dénitrification ou la déchloration réductrice des éthènes chlorés sont des processus naturels en présence de biofilms bactériens. Il existe des initiatives du registre de l’ingénierie écologique pour décontaminer des aquifères de très faible profondeur, par exemple les nappes alluviales d’accompagnement des rivières et des fleuves dont la profondeur du "toit" excède rarement 10 m.
Dans l’étude proposée ici, répondant à un contexte local mais néanmoins fréquent de ressources profondes (c.à.d. 100 m et plus) en pays carbonaté, les problèmes majeurs de faisabilité d’un pilote de dénitrification in situ sont de deux ordres. En premier lieu, dispose-t-on des moyens d’investigation nécessaires pour évaluer le comportement hydrodynamique macroscopique du système, en particulier en présence de forte hétérogénéité de milieu, voire de chenalisation des écoulements ? Si le risque de surcontamination n’existe pas puisqu’on n’injecte jamais une eau plus polluée qu’elle ne l’est déjà, le risque de non rentabilité du système est bien présent à ne pouvoir récupérer qu’une faible fraction des eaux décontaminées. En second lieu, dans des milieux carbonatés à double ou tripe porosité (matrice, fissures et chenaux éventuels), la décontamination par un biofilm bactérien est-elle efficace ? Et si tel est le cas, quelle modélisation homogénéisée peut-on en proposer afin de prédire le comportement du système et les conditions optimales de son fonctionnement ?
Sans prétendre à l’exhaustif, l’étude menée dans le cas présent discute d’un aquifère karstifié fortement instrumenté sur une échelle comparable à celle d’un champ captant réel exploité à des fins d’alimentation en eau potable. On y démontre que la sismique haute résolution et les diagraphies de températures en puits sont de bons indicateurs des conditions générales d’écoulement. Concernant le transport réactif et les capacités de dénitrification, la complexité du système naturel étudié rend hasardeuse toute tentative sans a priori d’expérience de traçage grandeur nature. Une étape intermédiaire est proposée en développant des expériences de traçages ex situ sur colonnes de grande taille et supportant de forts débits, compatibles avec les vitesses locales d’écoulement mesurées sur le site. Le dispositif est directement installé sur le site (Shelter) afin d’être alimenté par une eau dont on aura le moins possible perturbé les caractéristiques (températures et gaz dissous notamment). Par le biais d’expériences de traçages passifs et réactifs en colonnes, on démontre que la seule solution ayant du sens physique pour représenter le transport dans un milieu poreux colonisé par un biofilm est de considérer les deux phases comme deux continuums soumis à écoulement et reliés par un échange cinétique.
Des hypothèses simplificatrices à ce modèle peuvent néanmoins simuler les expériences réalisées. Pour autant, les paramètres hydrodispersifs obtenus sont aberrants et rendent peu crédible toute tentative d’extrapolation au milieu naturel. On notera également que les cinétiques macroscopiques de dégradation au sein du biofilm sont assez peu sensibles au problème posé et au modèle d’interprétation. Dans le cas d’écoulements contrastés et pour un biofilm bien développé, ce serait donc le fonctionnement hydrodynamique du système qui prévaut sur la dénitrification plus que l’efficacité locale du processus bactérien. Le passage au transfert dans le milieu naturel est en cours. Les premières investigations montrent que l’hypothèse d’un double continuum est parfaitement recevable à cette échelle et distinguerait écoulement en chenaux et larges fractures d’un écoulement en système fissuré et sur une épaisseur réduite des épontes aux fissures et chenaux. La colonisation par le biofilm affecterait majoritairement la partie fissurée et les épontes poreuses. Dans l’état actuel des travaux, la question se pose de l’homogénéité ou non de cette phase "biofilm".

17 juin 2011
"L’ORE AgrHyS, un observatoire de la zone critique dans un contexte de fortes pressions anthropiques (élevage intensif).
Questions de recherche"
Philippe Mérot - Directeur de Recherche à l’INRA de Rennes, Responsable de l’Observatoire AgrHyS (Agro-Hydrologique)

16 juin 2011
"La problématique de la ressource en eau en Turquie"
Bedri Kurtulus - Université de Mugla (Turquie)

26 mai 2011
"Méthodologie Inverse et Indicateurs de Raffinement"
Guy Chavent - Professeur émérite à l’Université Paris-9 Dauphine,
membre du projet ESTIME à l’INRIA

La première partie de l’exposé sera consacrée à une présentation de la problématique des problèmes inverses non linéaires, et des diverses approches qui peuvent être utilisées pour leur résolution : combien de paramètres peut-on raisonnablement espérer retrouver, comment peut-on calculer efficacement le gradient de la fonction coût, quelle parametrisation choisir pour représenter les quantités inconnues, quel algorithme d’optimisation utiliser...
La deuxième partie illustrera la notion de parametrisation adaptative à l’aide des Indicateurs de Raffinement (du premier ordre), appliqués à des problèmes d’estimation de transmissivités et de traitement d’image.

17 mai 2011
"Fractionnements isotopiques dépendants et non-dépendants de la masse dans le système solaire"
Frédéric Moynier - Earth and Planetary Sciences, Washington University in St Louis

6 mai 2011
"Impact du soufre et du CO2 sur les transferts des métaux par les fluides géologiques"
Dr. Gleb S. Pokrovski -
Laboratoire des Mecanismes et Transferts en Geologie, LMTG - UMR 5563

25 mars 2011
"Impact des tsunamis sur les littoraux et le décryptage des enregistrements sédimentaires qui leurs sont liés : le cas du tsunami de 2004 et son effet sur la côte nord de Sumatra"
Patrick Wassmer - Géomorphologie-Sédimentologie, MC Université de Strasbourg

11 mars 2011
"Fonctionnement d’un bassin versant tropical en climat sub-humide : Mule Hole (Inde du Sud)"
Jean Riotte - LMTG-Toulouse / IRD

18 février 2011
"Caractérisation de colloïdes organiques et inorganiques d’origines naturelle ou synthétique. Applications à la problématique du stockage des déchets radioactifs"
Muriel Bouby-Laliron - Institut für Nukleare Entsorgung (INE), Forschungszentrum Karlsruhe

La présence de colloïdes / nanoparticules dans le milieu naturel environnant un site de stockage et leur éventuelle formation suite à l’érosion de la barrière ouvragée confinant les colis de déchets radioactifs constituent l’un des modes de libération possible des radionucléides.
Pour juger de l’importance des colloïdes / nanoparticules sur la migration des radioéléments, les mécanismes potentiels conduisant à leur génération doivent être déterminés et leur stabilité et mobilité étudiées en fonction des caractéristiques physico-chimiques des eaux souterraines. Par ailleurs, les modes d’interaction entre les colloïdes et les radioéléments doivent être caractérisés précisément, notamment la réversibilité de la liaison colloïdes-radionucléides. En effet, une stabilisation cinétique de cette liaison pourrait conduire à une augmentation significative du transport induit par les colloïdes.
Le but de cette présentation est de montrer, au travers d’exemples spécifiques, différentes techniques utilisées dans notre institut pour caractériser les colloïdes / nanoparticules et leur interaction avec les radioéléments : techniques d’imagerie (AFM, TEM) ou spectroscopiques (UV-Vis., PCS, LIBD, STXM, TRLFS, EXAFS). Un éclairage particulier sera donné sur l’emploi d’une technique de fractionnement couplée à différents détecteurs (AsFlFFF/UV-Vis./ICP-MS) particulièrement utile pour l’étude d’échantillons naturels hétérogènes ou des interactions compétitives entre radionucléides et différents ligands / sorbants.

11 février 2011
"Ecodynamique et écotoxicité des polluants inorganiques : apports de la physico-chimie moléculaire"
Jérôme Rose - Equipe Sol-Eau-Déchets : biogéochimie et Développement Durable, CEREGE CNRS-Université Paul Cézanne Aix-Marseille

4 février 2011
"Paramétrisation adaptative : techniques et applications"
Hend Ben Ameur - Laboratoire de Modélisation Mathématique et Numérique dans les Sciences de l’Ingénieur, ENIT-LAMSIN, Tunis

28 janvier 2011
"Dégradation bactérienne des polluants chlorés : entre génomique et chimie isotopique"
Prof. Stéphane Vuilleumier - GMGM, Strasbourg

21 janvier 2011
"Différentiation précoce de la Terre silicatée : processus et contraintes chronologiques"
Dr. Guillaume Caro - CRPG, Nancy

14 janvier 2011
"Conflicting views on climatic and sea level changes in the south basin of Caspian Sea"
Prof. Suzanne Leroy - Institute for the Environment, Brunel University, Uxbridge, West London

Nowadays the Caspian Sea (CS) receives most of its water from the Volga River drainage basin. However during the Late Pleistocene and Early Holocene, the Amu-Daria, via the Uzboi, flew into the south basin of the CS. A sill separates the middle basin from the south basin. It shows signs of overspill. Reconstruction of past salinities, hence past sea levels, is done here from dinocyst assemblages whilst past climate is reconstructed using pollen and spores amongst other proxies. A series of cores taken in the south basin covers from the Lateglacial to the present.
Various topics and unanswered questions will be presented such as the last glacial maximum (high or low water level), the transition Pleistocene-Holocene (coincident or not with end of the Khvalynian and the end of the Eurasian icesheet), the 4 cal. BP transition (a late drop in sea level, role of western Himalayas and monsoon, and delayed expansion of temperate trees) and the Little Ice Age (high sea level stand). This will be discussed in relation with results from the middle basin, the regional climate and the sources of water for the south basin of the CS.