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Modélisation stochastique du transfert des pesticides dans les sols et les eaux souterraines: Application à la vulnérabilité des puits.

Ait-Ssi, Lahcen (1993). Modélisation stochastique du transfert des pesticides dans les sols et les eaux souterraines: Application à la vulnérabilité des puits. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 145 p.

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Résumé

La modélisation du transfert des contaminants de sources diffuses dans l'environnement peut généralement se faire à l'aide de deux types de modèles: soit les modèles déterministes dans lesquels la dispersion numérique est difficile à contrôler, soit les modèles stochastiques dans lesquels la dispersion hydrodynamique est le résultat des variations spatiales et/ou temporelles de certains paramètres hydrogéologiques clef tels que la conductivité hydraulique. Un modèle stochastique couplé de transfert de pesticides en zones non saturée et saturée, considérant un écoulement en régime permanent, constitue le produit de cette thèse. Dans ce modèle, le terme de dispersion est obtenu par la résolution de l'équation d'Ho Fokker Planck dans une grille de différences finies à l'aide de la marche au hasard des particules de référence. L'avantage de ce modèle est l'élimination de la dispersion numérique, ainsi que le gain en temps CPU et en espace mémoire sur ordinateur par suite de l'application du principe de convolution. Il découle de cette étude que la méthode de marche au hasard qui, jusqu'à présent, était largement utilisée dans le transport des contaminants issus de sources ponctuelles, peut être adaptée favorablement aux transferts de sources de contamination diffuses. De même, cette étude montre que l'utilisation d'un modèle stochastique couplé en régime permanent permet de représenter adéquatement le cheminement et le comportement des pesticides depuis leur épandage en surface jusqu'à leur apparition dans un puits de pompage. L'application de ce modèle à un cas de contamination réelle des eaux souterraines de la région de Portneuf (Québec) a montré l'intérêt d'un tel outil pour l'évaluation de la vulnérabilité des eaux souterraines et des puits et surtout pour la détermination des périmètres de protection de ces derniers vis-à-vis d'utilisation d'un pesticide dans une zone agricole. Enfin, un autre avantage de ce type de modèle est d'être un outil de gestion dont on peut se servir dans les programmes de protection et de surveillance de la qualité des eaux souterraines menacées par des sources de contamination diffuses.

Abstract

Modeling of the transport of non point source contaminants can be do ne by using two types of model: either deterministic models in which the numerical dispersion is difficult to control, or stochastic models in which the hydrodynamic dispersion is the result of spatial and/or temporal variations of a few key hydrogeological parameters such as hydraulic conductivity. The aim of this thesis is the development of a coupled stochastic transport model in unsaturated and saturated zones. In this model, the dispersion term is achieved by resolving the Ho Fokker Planck equation by finite differences using tracking particles and the random walk method. This method does not introduce numerical dispersion into the calculation and the use of convolution princip le saves CPU time and space during the computer-based simulations. One of this study' s results is that the random walk method, which has been widely used in the modeling of transport of point source contamination, is also feasible when applied to the study of non point source contamination. Furthermore, this study shows that a coupled stochastic model provides a good representation of the fate and behavior of pesticides in unsaturated and saturated zones, from their application on the ground surface to their subsequent detection in wells. The application of this model to a real case of groundwater contamination near Quebec City illustra tes the interest of this tool for evaluating the vulnerability of groundwaters and wells, and especially for delineating the wellhead protection area for a given pesticide in an agricultural zone. Finally, this model may be used as management tool in monitoring and protection programmes of groundwater quality menaced by non point source contaminations.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Villeneuve, Jean-Pierre
Co-directeurs de mémoire/thèse: Banton, Olivier
Mots-clés libres: contaminant; eau souterraine; environnement; modèle; modélisation stochastique; dispersion numérique; pesticide; puits; sol; vulnérabilité
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 18 juin 2013 15:51
Dernière modification: 06 nov. 2015 16:23
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1339

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