Analyse des effets des paramètres physiques influençant les essais de perméabilité et de traceurs in situ en milieu saturé

« RÉSUMÉ : Les puits de surveillance (MWs) doivent être installés conformément aux normes techniques pour permettre une évaluation intégrée des paramètres hydrauliques, combinant des essais de perméabilité à charge constante (CH) et variable (VH), et des essais de traceurs. Les premiers mesurent la conductivité hydraulique (k) via l’analyse du segment linéaire des graphiques de vitesse, tandis que les seconds, comme les essais injection-retrait à puits unique (SWPP), caractérisent les propriétés hydrodispersives des aquifères. La validation croisée entre ces méthodes est cruciale. Les essais de perméabilité fournissent des valeurs du niveau piézométrique (PL) et de k utilisées pour simuler la restitution des traceurs. Cependant, des conditions opérationnelles non optimales sur le terrain, combinées à une installation incorrecte des MWs affectent simultanément les résultats des deux types d’essais. Cette imprécision affectent directement les valeurs de k calculées (surestimation/sous-estimation), et compromet la détection des traceurs en créant des écoulements préférentiels non représentatifs. Par ailleurs, les modèles théoriques actuels appliqués aux essais SWPP présentent des limites conceptuelles puisqu’ils ne reproduisent pas fidèlement la complexité physique des configurations réelles (géométrie des puits, distorsion de l’écoulement en présence du puits, hétérogénéités du sol), ce qui remet en cause la fiabilité des interprétations. Ces lacunes théoriques, associées à des configurations expérimentales imparfaites (scellement inadéquat, matériel mal calibré), amplifient les incertitudes sur les paramètres hydrodispersifs et hydrauliques estimés. Afin de surmonter les limites actuelles des modèles analytiques et des protocoles expérimentaux, cette étude propose la conception d’un modèle numérique à échelle réduite afin de mieux comprendre et d’analyser en détail les phénomènes qui se produisent à proximité et de valider sa capacité à reproduire des résultats cohérents avec les modèles à grande échelle et les essais de terrain, tout en évaluant sa sensibilité aux paramètres d’essai (géométrie du MW, distorsion de l’écoulement en présence du MW). Réalisée à l’aide du code SEEP/W, cette approche innovante intègre des essais de perméabilité (CH et VH) et des essais de traceur (SWPP) dans un demi-puits installé dans un aquifère à nappe captive sous des conditions contrôlées, en tenant compte de la géométrie réelle des MW (diamètre, crépine, matériau filtre).»

Abstract

« ABSTRACT : Monitoring wells (MWs) must be installed in accordance with technical standards to enable a comprehensive evaluation of hydraulic parameters, combining constant head (CH) and variable head (VH) permeability tests, and tracer tests. Permeability tests determine hydraulic conductivity (k) by analyzing the linear segment of velocity graphs, while tracer tests, such as single-well push-pull (SWPP) experiments, assess the hydrodispersive properties of aquifers. Cross-validation between these methods is critical. Permeability tests provide piezometric level (PL) and k values used to simulate tracer recovery. However, suboptimal field operational conditions, combined with improper MW design or installation, impact the results of both test types. Such inaccuracies directly affect k values (leading to overestimation or underestimation) and compromise tracer detection by creating unrepresentative preferential flow paths. Furthermore, current theoretical models applied to SWPP tests have conceptual limitations. They fail to accurately represent the physical complexity of real-world scenarios, including well geometry, flow distortion near the well, and soil heterogeneities, which undermine the reliability of their interpretations. These theoretical gaps, combined with imperfect experimental setups (e.g., inadequate sealing or poorly calibrated equipment), increase uncertainties in estimated hydrodispersive and hydraulic parameters. To overcome the limitations of existing analytical models and experimental protocols, this study proposes designing a reduced-scale numerical model to better understand and analyze in detail the phenomena occurring in the vicinity, and to validate its ability to reproduce results consistent with large-scale models and field tests, while evaluating its sensitivity to test parameters (MW geometry, flow distortion near the MW). Using the SEEP/W code, this innovative approach integrates permeability tests (CH and VH tests) and tracer tests (SWPP) in a half MW installed in a confined aquifer under controlled conditions, accounting for real MW geometry (diameter, screen, filter material).»