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Étude du comportement des matériaux énergétiques dans la zone non saturée du champ de tirs anti-chars Arnhem, Valcartier.

Arel, Nathalie (2004). Étude du comportement des matériaux énergétiques dans la zone non saturée du champ de tirs anti-chars Arnhem, Valcartier. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 268 p.

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Résumé

Le champ de tirs anti-chars Arnhem est utilisé, depuis les années 1970, pour les entraînements à feu réel sur la base militaire de Valcartier. Les munitions utilisées lors des pratiques sont des roquettes M72 dont la charge explosive est faite de 300 g d'Octol (70% HMX et 30% TNT). Les roquettes M72 ont un haut taux de ratés (jusqu'à 40%) et lorsqu'elles n'explosent pas, la charge explosive qu'elles contiennent se répand à la surface du sol. Lors des événements de précipitation comme la fonte des neiges et la pluie, les matériaux énergétiques (ME) contenus dans la charge sont dissous et s'infiltrent dans le sol au travers de la zone non saturée et atteignent l'eau souterraine de l'aquifère sous-jacent. Les travaux de cette étude ont porté sur la caractérisation de la zone non saturée. Cinq casiers lysimétriques ont été installés à des profondeurs de 0,5 et 1 m à trois endroits. Des morceaux d'Octol et un traceur conservatif (NaCl) ont été épandus à la surface de chaque casier pour suivre l'infiltration de l'eau de fonte des neiges et de la pluie et observer le transport et la transformation des ME sous les conditions du site. Les résultats démontrent que le TNT et le HMX n'ont pas le même comportement. Le TNT semble se transformer et n'est que ponctuellement détecté dans l'eau d'infiltration. Le HMX est régulièrement détecté dans l'eau d'infiltration mais à concentrations variables. Il ne semble pas se transformer ni s'adsorber au sol. Sa mise en solution à partir de l'Octol semble être reliée aux événements de précipitations qui contrôlent aussi son transport dans le sol. D'autres expériences ont aussi été faites en laboratoire afin de reproduire le comportement des ME sous des conditions non saturées en eau du sol. Il y a d'abord eu des essais dans 4 colonnes de larges dimensions (diamètre de 0,21 m). De l'Octol et un traceur (NaCl) ont été épandus à la surface de chaque colonne. Des essais en microcosmes ont aussi évalué la transformation et la minéralisation des ME sous des conditions non saturées et aérobies. L'ensemble de ces essais ont démontré que le TNT se transforme sans toutefois se minéraliser tandis que le HMX ne se transforme pas et ne minéralise pas non plus. Le modèle numérique VS2D a été utilisé pour mieux comprendre l'écoulement de l'eau et le transport du HMX dans la zone non saturée. Les paramètres de l'écoulement, comme les paramètres de van Genucthen, ont pu être définis en faisant la modélisation de l'essai de traceur. La modélisation du HMX a permis de déduire les concentrations de HMX émises lors des différents événements d'infiltration mais surtout de mieux comprendre la dissolution du HMX en plus d'observer l'effet de la diffusion sur le transport du HMX. Ainsi, la quantité de HMX mise en solution dans l'eau ne dépend pas seulement des quantités de précipitation mettant de l'eau en contact avec l' Octol, mais aussi de la durée des précipitations et de leur fréquence.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Martel, Richard
Co-directeurs de mémoire/thèse: Lefebvre, René
Mots-clés libres: matériaux énergétiques; champ de tirs; anti-chars; sol; transformation; flux de HMX; modèle numérique; Arnhem; Valcartier
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 01 mai 2013 21:27
Dernière modification: 06 nov. 2015 18:37
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1344

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