Mesure in situ et modélisation de l'hétérogénéité des écoulements dans les milieux géologiques

Résumé de la thèse : Les temps de transfert des fluides à travers le sous-sol présentent souvent une grande variabilité en raison de l'hétérogénéité des milieux géologiques. Actuellement, les possibilités de prédiction de cette variabilité sont limitées, d'une part par le manque de méthodes de caractérisation du milieu adaptées, et d'autre part du fait de questions théoriques non résolues sur la relation entre l'hétérogénéité du milieu et l'organisation des écoulements. Pour apporter des réponses à ces questions, ont été proposées des approches théoriques et numériques ainsi que des approches expérimentales que appliquées sur un site naturel présentant des écoulements très hétérogènes:l'aquifère cristallin fracturé de Pl½meur (Morbihan).L'analyse de tests hydrauliques multi-échelles sur ce site a tout d'abord montré que l'organisation moyenne des écoulements dans ce type de milieu ne peut être décrite par un modèle d'écoulement classique. En revanche, un modèle d'écoulement dans une structure fractale permet de rendre compte des observations à différentes échelles. D'autre part, des méthodes expérimentales d'imagerie de l'hétérogénéité des chemins d'écoulement ont été proposées. Pour cela ont été développées de nouvelles méthodes d'interprétation de mesures d'écoulement en forage.Leur application sur le site de Pl½meur a permis de montrer l'intérêt de ces méthodes pour caractériser la connectivité et les propriétés hydrauliques des cheminsd'écoulement à différentes échelles. Enfin, une approche numérique a été mise en oeuvre pour étudier l'effet de l'hétérogénéité du milieu sur l'organisation des écoulements. En particulier, ont été mises en évidence les relations entre la longueur de corrélation des vitesses d'écoulement et l'hétérogénéité du milieu. Ceci permetde discuter du rôle de l'organisation des écoulements sur le transfert de solutés.