Le projet des eaux souterraines

Hydrologie moderne des contaminants souterrains

Couverture du livre Hydrologie moderne des contaminants sous-marins par Tom Sale et Joe Scalia 01
Année de publication : 2025
Nombre de pages : 269

ISBN : 978-1-77470-131-7
https://doi.org/10.21083/978-1-7770541-4-4

Citation : Sale, T., & Scalia, J. (2025). Hydrologie moderne des contaminants sous-marins, première édition. Le projet des eaux souterraines. https://doi.org/10.62592/IQDO4854.

Auteurs:

Tom Sale : Université d’État C. Olorado, États-Unis
Joe Scalia : Université d’État Olorado, États-Unis

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Merci
John Cherry

Sortie : 2 septembre 2025

Description

Une conceptualisation moderne du transport des contaminants dans les milieux souterrains repose sur des contextes hydrogéologiques hétérogènes. Ce manuel s’écarte des travaux antérieurs en embrassant l’hétérogénéité des propriétés physiques régissant le transport, la diffusion en tant que processus critique, la dispersion en tant que processus faible, les processus d’assimilation naturels, et fournit des alternatives aux modèles de dispersion advective largement utilisés.

La conceptualisation primaire est celle de zones transmissives entrecoupées de zones à faible perméabilité (low-k). Le transport dans les zones de transmissivité est dominé par l’advection avec un faible mélange hydrodynamique et une faible diffusion. Le transport dans les zones à faible k est dominé par la diffusion à advection lente. Les échanges entre les zones transmissives et les zones k basses sont dominés par la diffusion. Les réactions, qui peuvent être par conséquent différentes dans les zones transmissives et à faible k, modifient le transport.

Les conceptualisations construites sur des volumes représentatifs hétérogènes idéalisés fournissent une meilleure base pour la compréhension et la gestion des contaminants anthropiques dans le sous-sol. Le public visé est constitué d’étudiants et de praticiens ayant des connaissances de base en hydrogéologie qui s’intéressent à la gestion des contaminants dans les milieux naturels du sous-sol.

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Contenu

1 OUVERTURE

2 FONDATIONS

2.1 Réglages sous-marins

2.1.1 Domaine d’intérêt
2.1.2 Modèle à 14 compartiments
2.1.3 Caractéristiques du sous-sol à l’échelle des pores
2.1.4 Caractéristiques du sous-sol à l’échelle macro
2.1.5 Paramètres de type géologique

2.2 Cycle hydrologique

2.3 Contaminants préoccupants courants

2.3.1 Composés organiques
2.3.2 Composés inorganiques

2.4 Sorties

2.4.1 Sources ponctuelles et non ponctuelles
2.4.2 Liquides en phase non aqueuse (NAPL)
2.4.3 Liquides en phase aqueuse
2.4.4 Lixiviation des déchets solides

2.5 Partitionnement entre phases

2.6 Transport

2.6.1 Advection
2.6.2 Diffusion

2.7 Réactions

2.8 Modèles conceptuels

2.9 Mathématiques – Le langage des conversations quantitatives

2.9.1 Variables de transport comme vocabulaire
2.9.2 Dérivés
2.9.3 Intégrales
2.9.4 Types de propriétés physiques
2.9.5 Bilans de masse et équations gouvernantes
2.9.6 Solutions

2.10 Une expérience de pensée démonstrative

2.11 Exercices liés à la Section 2

3 TRANSPORT

3.1 Advection

3.1.1 Eaux souterraines
3.1.2 Visualisations du transport advectif
3.1.3 Transport advectif autour des puits à débits de pompage constants
3.1.4 Zones de capture autour d’un puits de pompage
3.1.5 Exercices liés à la Section 3.1

3.2 Fluides multiples immiscibles

3.2.1 Distributions hydrostatiques des fluides à l’échelle des pores
3.2.2 Courbes de pression capillaire
3.2.3 Écoulement à régime permanent des fluides immiscibles
3.2.4 Exercices liés à la Section 3.2

3.3 Diffusion

3.3.1 Mécanique de la diffusion
3.3.2 Stockage et libération de contaminants dans une zone low-k
3.3.3 Exemples de diffusion
3.3.4 Exercices liés à la Section 3.3

4 RÉACTIONS

4.1 Observations depuis des sites de terrain

4.1.1 Modèle conceptuel A, source d’impulsion — Aucune réaction
4.1.2 Modèle conceptuel B, source constante — Aucune réaction
4.1.3 Modèle conceptuel C, source constante — réactions de transformation dans les panaches

4.2 Principes de la chimie

4.2.1 Présentation du lien
4.2.2 Liaison ionique
4.2.3 Lien covalent
4.2.4 Polarité et liaison polaire versus non polaire
4.2.5 Thermodynamique

4.3 Attributs du site régissant les réactions

4.3.1 Conditions imposées par les contextes de dépôt
4.3.2 Écologie microbienne

4.4 Partition entre phases

4.4.1 Conditions d’équilibre
4.4.2 Non-équilibre

4.5 Sorption

4.5.1 Sorption linéaire
4.5.2 Sorption non linéaire

4.6 Réactions de transformation

4.6.1 Ordre zéro
4.6.2 Premier Ordre
4.6.3 Pseudo Premier Ordre
4.6.4 Second Ordre

4.7 Exercices liés à la section 4

5 MODÉLISATION DU TRANSPORT DE CONTAMINANTS

5.1 Pourquoi nous modélisons

5.1.1 Recherche académique
5.1.2 Modélisation pour développer des CSM quantitatifs (modèles conceptuels de site)
5.1.3 Modélisation pour standardiser les approches de prise de décision
5.1.4 Modélisation pour prévoir les conditions futures

5.2 L’art d’utiliser des modèles

5.3 Équations gouvernantes

5.3.1 Écoulement des eaux souterraines pour un milieu entièrement saturé dans des conditions confinées
5.3.2 Transport de solutés advectif-réactif
5.3.3 Transport de solutés advectif-diffusif-réactif
5.3.4 Mise à l’échelle des équations gouvernantes basées sur REV jusqu’à des problèmes à l’échelle de champ

5.4 Méthodes de modélisation

5.4.1 Méthodes empiriques
5.4.2 Méthodes analytiques
5.4.3 Méthodes numériques

5.5 Transport de solutés utilisant des modèles hétérogènes de réaction diffusive advective

5.5.1 Modèles développés à l’Université de Waterloo et à l’Université de Guelph
5.5.2 Le scénario à deux couches et le modèle de vente à la fin
5.5.3 Méthodes semi-analytiques/numériques pour modéliser la diffusion matricielle

5.6 Principaux enseignements des systèmes de modélisation des zones transmissives et à faible kérurgie

5.7 Exercices liés à la Section 5

6 FINALE

7 EXERCICES

8 RÉFÉRENCES

9 BOITES

Acronymes de la boîte 1
Boîte 2 Dérivation d’une solution analytique pour la récupération du DNAPL après une crue d’eau
Encadré 3 Dérivation d’une solution pour la diffusion 1D dans une zone à faible k.
Boîte 4 Champs de stabilité Pe–pH
Boîte 5 Partition d’équilibre entre phases
Exemples d’études de sorption du Box 6

10 SOLUTIONS D’EXERCICE

11 NOTATIONS

12 À PROPOS DES AUTEURS

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