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| The use of heat for subsurface flow quantification and understanding the subsurface heterogeneity (Utilisation de la chaleur pour la quantification des flux souterrains et la compréhension de l'hétérogénéité souterraine) | ||
Pouladiborj, Behzad - (2021-03-02) / Universite de Rennes 1 The use of heat for subsurface flow quantification and understanding the subsurface heterogeneity Langue : Anglais Directeur de thèse: Bour, Olivier; Longuevergne, Laurent Laboratoire : Géosciences Rennes Ecole Doctorale : EGAAL Thématique : Sciences de la terre | ||
Mots-clés : Chaleur, DTS, Flux et écoulements souterrains, Hétérogénéité, Tomographie hydraulique, Thermométrie -- Instruments, Eaux souterraines -- Écoulement, Conductivité thermique, Hydraulique Résumé : L’hétérogénéité des milieux souterrains et la variabilité de conductivité hydraulique contrôlent l’écoulement des eaux souterraines et le transport de contaminants dans les aquifères. Ici, plusieurs approches complémentaires sont développées pour utiliser la chaleur pour mieux contraindre les flux souterrains et reconstruire l’hétérogénéité du sous-sol. Une approche typique pour reconstruire les valeurs de conductivité hydraulique et leur distribution spatiale est la tomographie hydraulique qui repose en général sur une l'inversion de données de charge hydraulique. Dans ce travail, une première approche a consisté à évaluer sur des cas synthétiques, l’intérêt des données de flux d’écoulement (déduites en utilisant des mesures distribuées de température par fibre optique active (A-FO DTS)) pour des expériences de tomographie hydraulique. Nous concevons ensuite et mettons en œuvre la première expérience de tomographie hydraulique mesurant à la fois les charges hydrauliques et les flux dans un aquifère granulaire peu profond du site de Saint-Lambert au Québec, Canada. Les résultats des études numériques révèlent que les données de flux sont plus contraignantes que les données de charge hydraulique pour un petit nombre d'observations, tandis que pour un nombre élevé d'observations, l'hétérogénéité reconstruite est indépendante du type de données. Les résultats de l'expérience de tomographie hydraulique montrent l'intérêt d'inclure un nombre élevé de mesures de flux, obtenues par A-FO DTS conduisant à une réduction de l'incertitude des estimations. Enfin, le DTS passif est utilisé pour surveiller l'écoulement des eaux souterraines dans un forage fracturé artésien sur le site de Ploemeur en Bretagne. Les résultats révèlent le potentiel du DTS passif pour capturer la dynamique des eaux souterraines dans les milieux fracturés. Résumé (anglais) : The heterogeneity of subsurface media and variability of hydraulic conductivity controls groundwater flow and contamination transport in aquifers. Here, several complementary approaches are developed to used heat to better constrain subsurface flow and reconstruct the subsurface heterogeneity. A typical approach for reconstruction of hydraulic conductivity values and their spatial distribution is hydraulic tomography relying on the inversion of hydraulic head data. In this work, we first assess the advantages of groundwater flux data (inferred by using Active Fiber Optic Distributed Temperature Sensors (A-FO DTS)) in a synthetic hydraulic tomography test. Next, we design and implement the first hydraulic tomography experiment measuring groundwater head and flux data simultaneously in a shallow granular aquifer at Saint-Lambert site close to Québec city, Canada. The results from numerical studies reveal that flux data outperforms the head data for a small number of observations while for the high number of observations, the reconstructed heterogeneity is independent of the data type. The results from the hydraulic tomography experiment show the advantage of including a high number of measured flux obtained by A-FO DTS leads to a reduction of estimation uncertainty. Finally, the passive DTS is used to monitor groundwater flow in an artesian fractured borehole at Ploemeur site in Brittany. The results unveil the potential of passive DTS for capturing the groundwater dynamics in fractured media. Identifiant : rennes1-ori-wf-1-14835 | ||
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