Sols, Transferts multi-phases et transferts complexes

Sols, Transferts multi-phases et transferts complexes

Intervenants : Coefficient Crédits ECTS Heures UE
F. DELAY
M. FAHS
F. LEHMANN
1 2   obligatoire


Contenu du cours :

L'objectif est de traiter spécifiquement de la complexité de la zone non-saturée, lieu d'interface entre l'atmosphère de fonctionnement transitoire à haute fréquence évènementielle versus le milieu souterrain à fonctionnement basse fréquence.

L'introduction des transferts multi-phases est limité au cas "simple" eau – air. La partie plus descriptive sols – zone vadose veut s'appesantir sur les mesures qui permettent d'identifier les propriétés hydrodynamiques. Est également mise en avant, la complexité du réacteur sol en particulier intégrant l'existence et le rôle du compartiment biologique. Enfin, des éléments de modélisation des transferts complexes sont donnés afin de conceptualiser la complexité du système sol et pouvoir y quantifier les flux.

Physique du système.

  • Notions de base en physique des sols
  • Mesures des paramètres hydrodynamiques d'un système partiellement saturé en eau, infiltrométrie, courbes de rétention capillaire, relations pression capillaire – teneur en eau – perméabilité relative.
  • Ecoulement simplifié eau – air avec hypothèse de mobilité infinie de la phase air. Si le temps consacré le permet, évolution du degré de complexité en introduisant deux phases à mobilité finie.

 Sols, zone vadose, réacteurs transitoires.

  • Géométrie des sols et de la zone vadose, description des phases.
  • Eléments minéralogiques constituant les sols.
  • Compartiment macro-biologique et bioturbations.
  • Réactions dans les sols et aux abords du bol racinaire : spéciation des métaux, oxydo-réduction catalysée, réactions auto-catalytiques, effets osmotiques, ascenseur capillaire…
  • Compartiment microbiologique, croissance, fonctionnement et rôle des biofilms.

 Transferts complexes.

  • Les systèmes multi-porosités (incluant les milieux fracturés et milieux colonisés (biofilms) et leur représentation homogénéisée). Approche exhaustive, homogénéisation, formalisme mathématique.
  • Le transport particulaire. Effets inertiels (équations de Langevin, loi de Darcy transitoire). Effets électriques, électrostatiques et électromagnétiques dans les processus de migration et de rétention.
  • Le transport réactif multi-composant. Décomposition canonique en composants primaires et espèces secondaires. Simplification des systèmes et formalismes divers pour la résolution numérique.