Hydrogéologie et risques

La problématique multi-échelle générique des milieux poreux et leur caractère évolutif (milieux réactifs, fractures) est ici exacerbée par la présence d’hétérogénéités à toutes les échelles : échelle du pore, décimètre (échantillons et maquettes de laboratoire), décamètre (fractures de roches, épaisseur de couches aquifères, sols) jusqu’au kilomètre ou plus (en extension horizontale) pour les aquifères et réservoirs. Les outils méthodologiques (changement d’échelle, modélisation numérique) sont appuyés sur des expérimentations de laboratoire et de terrain, et de nombreuses collaborations externes nationales et internationales.

Le contour de la thématique demeure inchangé quant à la compréhension et la prévision des risques géologiques naturels associés soit à la pollution des sols, ou au développement d’instabilités dans le sous-sol (développement de cavités souterraines, collaboration INERIS) ou la zone littorale (digues et plages). L’hydrologie des sols et l’hydrogéologie ont trouvé une application prégnante dans l’étude des ressources en eau souterraines, et l’intrusion saline en aquifères côtiers (projet « Sea Water Intrusion and Aquifer Pollution in the Gaza Strip », projet Al Maqdisi, Hubert Curien France_Palestine).

Les activités liées à la pollution des sols visent trois objectifs complémentaires : d’une part, l’amélioration de la connaissance des phénomènes physico-chimiques pouvant avoir lieu dans les sols en présence d’espèces chimiques intrusives, en phase liquide ou gazeuse, d’autre part, le développement de modèles prédictifs et de prévision des risques, notamment sanitaires. Parmi les autres études concernant la compréhension des phénomènes de transferts dans les sols on trouve l’étude des conséquences macroscopiques de la micro-fracturation des roches induite par la radioactivité de minéraux (FRACMIN – GET/IMFT), la prise en compte de la présence du biofilm dans un milieu poreux pollué par une phase partiellement miscible, ou NAPL (ANR MOBIOPOR), le relargage accidentel de CO2 (IMPACT-CO2 – BRGM/CSTB/AMPHOS 21/IMFT, Ademe), les diagraphies de contamination et la quantification des cinétiques de dissolution sur sites réels (PEMN – BURGEAP/IMFT/LHYGES/MGF Grimaldi, Ademe, 2011-2015). Marcoux: –> mentionner SOBIOVE

L’utilisation de modèles non-équilibre local utilisés et à interface diffuse couplés aux modèles d’écoulement en milieux poreux variés a permis de gérer des aspects multi-échelles forts (vitesse de front de dissolution importantes à la petite échelle par rapport au domaine à grande échelle) pour la compréhension des instabilités mécaniques de cavités souteraines (fontis, sinkholes), ceci en collaboration avec l’INERIS.

Concernant la sûreté nucléaire, les problèmes de stockage ont été étudiés, mais nous nous sommes dans la période récente, principalement intéressés aux écoulements diphasiques en milieux très perméables dans un contexte accident grave. Ici le questionnement principal a été le développement de modèles macroscopiques en non-équilibre local représentant l’ébullition intense en milieu poreux, pour simuler numériquement et expérimentalement les tentatives de renoyage du lit de débris généré par la destruction du coeur de réacteur ; l’ensemble ayant été mené en collaboration avec l’IRSN.

Le laboratoire contribue également aux projets développés au HET sous l’impulsion de L. Orgogozo sur la modélisation des transferts dans le permafrost, en liaison avec les préoccupations générés par le réchauffement climatique (ANR Hyperborea).

Articles :

Clavier, R., Chikhi, N., Fichot, F., Quintard, M., 2017. Modeling of Inertial Multi-Phase Flows through High Permeability Porous Media: Friction Closure Laws. International Journal of Multiphase Flow 91, 243–261. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.02.003

Davit, Y., Quintard, M., 2019. One-Phase and Two-Phase Flow in Highly Permeable Porous Media. Heat Transfer Engineering 40, 391–409.

Guo, J., Quintard, M., Laouafa, F., 2015. Dispersion in Porous Media with Heterogeneous Nonlinear Reactions. Transport in Porous Media 1–30.

Laouafa, F., Guo, J., Quintard, M., 2019. Modeling of salt and gypsum dissolution: applications, evaluation of geomechanical hazards. European Journal of Environmental and Civil Engineering 1–22. https://doi.org/10/gfzm4r

Schéma des divers mécanismes à prendre en compte pour modéliser la dissolution de formations géologiques.

Permanents du groupe associés :

  1. Ababou, M. Marcoux, M. Quintard, Y. Davit

Collaborations extérieures :

  1. Golfier (U. De Lorraine), L. Orgogozo (GET, U. Toulouse), F. Laouafa (INERIS), Jianwei Guo (SouthwestJiaotong University, China), …