Caractérisation et modélisation des écoulements dans les milieux fracturés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Caractérisation et modélisation des écoulements dans les milieux fracturés

Résumé

Managing an aquifer relies on the understanding of its physical properties. We propose in this study a computational approach in order to characterize the physical structure of aquifers and the corresponding hydraulic properties. We focus on heterogeneous fractured media where flow is highly channeled. We first investigate the fracturing properties two Swedish sites by defining the corresponding DFN model. The DFN model framework is a power-law length distribution with a density term that depends on orientation, which parameters are calibrated with observations of fractures (lengths, orientations) by correcting the sampling bias. Hydraulic properties of heterogeneous porous and fractured media are then described by two channeling indicators based on statistical properties of flow and characterizing the distance between channels and their actual effective length. These indicators are used to relate the hydraulic properties to the physical structure of the medium. Finally, we develop a strategy to identify the position and the transmissivity of main flow channels from head data by solving the corresponding inverse problem. We show that this identification is possible provided that 1- data are remotely sensitive to the main structures underlying flow channels, 2- the parameterization focus on these structures and 3- the strategy is carefully set up. All these approaches can be combined to define a relevant model of the hydraulic properties of complex media.
La gestion d'un aquifère repose sur l'étude de ses propriétés hydrauliques. Nous proposons une approche computationnelle afin de caractériser la structure physique d'un aquifère et les propriétés hydrauliques associées, en focalisant sur l'étude des milieux hétérogènes fracturés où les écoulements sont fortement chenalisés. Ainsi, une première partie cherche à définir le modèle de fracturation sous-jacent à deux sites naturels suédois à partir d'observations corrigées des biais d'échantillonnage. La modélisation choisie repose sur une distribution des longueurs en loi de puissance et sur un terme de densité dépendant des orientations. Les propriétés hydrauliques des milieux hétérogènes, poreux et fracturés, sont ensuite caractérisées grâce à deux indicateurs statistiques décrivant le degré de chenalisation des écoulements à partir de la distance entre deux chenaux principaux et de la longueur efficace des chenaux. Ces indicateurs permettent de relier les propriétés physiques du milieu (hétérogénéité, organisation) à ses propriétés hydrauliques. Finalement, nous tentons d'identifier les composantes principales de la structure de perméabilité à partir de données de charge hydraulique en résolvant le problème inverse associé. On montre ainsi qu'il est possible d'identifier les principales structures contrôlant les écoulements à condition d'utiliser des données contenant une information sur la perméabilité pertinente à l'échelle du site, une paramétrisation représentative des structures principales et une méthodologie appropriée. Ces différentes approches permettent de définir un modèle pertinent des propriétés hydrauliques d'un milieu complexe.
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Dates et versions

tel-00467417 , version 1 (26-03-2010)

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  • HAL Id : tel-00467417 , version 1

Citer

Romain Le Goc. Caractérisation et modélisation des écoulements dans les milieux fracturés. Sciences de la Terre. Université Rennes 1, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00467417⟩
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