Modélisation de l’impact des hétérogénéités lithologiques sur les écoulements préférentiels et le transfert de masse dans la zone vadose d’un dépôt fluvioglaciaire - Application à un bassin d’infiltration d’eaux pluviales

Les bassins d’infiltration font partie integrante des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales en milieu urbain. Neanmoins, la potentialite de transfert de polluants vers la nappe est accrue en cas d’ecoulements preferentiels dans les sols sous-jacents. Une bonne comprehension du couplage entre processus d’ecoulements preferentiels en zone vadose et mecanismes geochimiques est requise. Cette these s’inscrit dans le cadre du suivi d’un bassin d’infiltration depuis plusieurs dizaines d’annees de fonctionnement. Le site d’etude est situe sur le depot fluvioglaciaire heterogene couvrant une grande partie de la region lyonnaise. Des auscultations sur une fosse sous le bassin (section 13.5m*2.5m) ont mis en evidence une regionalisation particuliere de la pollution dans le sol. Cette etude s’appuie sur une etude numerique visant a identifier l’origine de la regionalisation des polluants et a la relier aux ecoulements preferentiels resultant des heterogeneites lithologiques. En amont de l’etude numerique, les lithofacies sont completement caracterises aux regards de leurs proprietes hydrodynamiques, hydrodispersives et geochimiques. La modelisation numerique permet de souligner l’etablissement de cheminements preferentiels en lien avec le contraste de proprietes hydrodynamiques, notamment lorsque de faibles debits sont appliques en surface. Le role de chaque lithofacies et de l’architecture du depot (stratification et inclusions) est clairement identifie. Les repercussions de tels ecoulements sur les transferts non reactifs sont ensuite investiguees en combinant l’influence des ecoulements preferentiels et le fractionnement de l’eau en fractions mobile et immobile resultant de l’heterogeneite intrinseque au sein de chaque lithofacies. Enfin, ces processus physiques sont couples a la reactivite geochimique pour le cas d’un polluant modele (le cuivre) en prenant en compte la reactivite differentielle des lithofacies. Ces resultats permettent de generer un modele conceptuel d’ecoulements preferentiels et de transfert de masse en milieu fortement heterogene.