Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Site Expérimental Hydrogéologique de Poitiers : activités et projets 2014-2015  aquifère.

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1 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Site Expérimental Hydrogéologique de Poitiers : activités et projets 2014-2015  aquifère carbonaté (Dogger) captif, de 100m d’épaisseur  32 puits “complets” + 5 forages carottés  Ecoulements préférentiels : conduits karstiques subhorizontaux + fractures subverticales  Permanents : 4 EC / (1,8 ETP) : G. Porel, A. Naveau, M. Le Coz, J. Bodin 2 Tech (1,3 ETP) : B. Nauleau, D. Paquet 1 Doct (1 ETP) : J. Bassil

2 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Action 1 : Expériences de pompage à débit variable (Coord. G. Porel, collab. LIAS)

3 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 (M04) Action 1 : Expériences de pompage à débit variable (Coord. G. Porel, collab. LIAS)

4 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Chamroo et al. (ECC 2014) Action 1 : Expériences de pompage à débit variable (Coord. G. Porel, collab. LIAS)

5 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Action 2 : Caractérisation / Transport (non réactif) : Expériences de traçage (Coord. G. Porel)

6 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau) Se (total) > 10 ppb (médiane = 7 µg/L ; max = 27 µg/L)

7 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Rappel Propriétés chimiques similaires au Soufre 4 formes rédox : Dans les matrices géologiques et pédologiques le sélénium est principalement associé aux sulfures et/ou à la matière organique Dans les eaux naturelles le sélénium migre sous forme d’oxyanions Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau)

8 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Analyses: HPLC couplé ICP-MS, collab. LCABIE Pau Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau)

9 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Principale source = argiles de remplissage de paléokarst Analyses géochimiques / minéralogiques / pétrographiques  distribution homogène du sélénium au sein de la matrice ; le sélénium n’est pas concentré dans une phase minérale particulière ; il est principalement associé à la MO (réduite et mature) Etude palynologique  dépôts continentaux ayant débuté au Crétacé Supérieur ; marqueurs de ruissellement aquatique Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau)

10 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Principale source = argiles de remplissage de paléokarst Nouveau forage carotté (C5) pour récupérer des échantillons non oxydés  5m d'échantillons argileux, conservés sous atmosphère inerte et congelés afin de conserver la spéciation originelle du sélénium in-situ Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau)

11 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Extractions chimiques (parallèles et séquentielles) ExtractionExtractantConditions d’extractionsPhases ciblées H2OH2ORO water2h, Température ambiante*Se soluble PhosTampon phosphate ** 2h, Température ambianteSe Echangeable NaOH 0.1NaOH 0.1 M24h, Température ambianteSe “associé à la matière organique” NaOH 0.5NaOH 0.5 M24h, Température ambianteSe “associé à la matière organique” NaOH 1NaOH 1 M24h, Température ambianteSe “associé à la matière organique” SulfNa 2 SO 3 1 M8h, Bain US***, Température ambiante Se « élémentaire » HypochlNaOCl 5%24h, Température ambianteSe « organique » AcetiqueCH 3 COOH 15 %2h, Température ambianteFraction « associée aux carbonates » NitriqueHNO 3 25 %2h, 70°CFraction « pyritique » Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau) * Température ambiante (22°C  2 °C) ; ** KH 2 PO 4 /K 2 HPO 4 0.1 M (pH = 7) ; *** Bain ultrasonique

12 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Extractions chimiques (parallèles et séquentielles) Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau) environ 10 % du sélénium présent dans la matrice est facilement mobilisable ; environ 80 % du sélénium est solubilisé conjointement à la matière organique sédimentaire type-humique ; la fraction restante est associée à des composés sensibles à l’oxydation, vraisemblablement pyritiques

13 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Cinétiques de libération Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau)

14 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Modélisation du transport réactif à l’échelle du SEH: quid de la localisation des sources ? Action 3 : Origine et dynamique du Sélénium dans les eaux souterraines de l'aquifère du SEH (Thèse Joseph Bassil, Coord. A. Naveau) 30 m (300 m) (120 m) 120 m 30 m 120 m (300 m) (120 m)

15 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Action 4 : Modélisation des hétérogénéité spatiales par approche multipoints (Coord. M. Le Coz, collaboration Ph. Renard) Simulation de champs de conductivités hydrauliques par la méthode des statistiques multipoints appliquée à des réseaux spéléologiques « analogues » Les simulations d’écoulement (Modflow) montrent, en accord avec les observations, 1.un déphasage significatif des temps de réponse entre les puits connectés et les puits non- connectés 2.une inflexion des rabattements aux temps intermédiaires dans les puits connectés proches du puits pompé.

16 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Action 5 : Modélisation des hétérogénéité spatiales par calibration inverse (Coord. J. Bodin) K 1, S 1 K 2, S 2 1. données piézométriques : diminution très sensible du gradient piézométrique au niveau de la « zone SEH » Objectif = identifier à la fois le rayon et l'ampleur des modifications hydrodynamiques du milieu (conductivité hydraulique et emmagasinement) induites par les forages du SEH

17 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 2. ré-interprétation des données des essais de pompage à l'aide de modèles analytiques 2D non uniformes (e.g. Butler 1988) Objectif = identifier à la fois le rayon et l'ampleur des modifications hydrodynamiques du milieu (conductivité hydraulique et emmagasinement) induites par les forages du SEH Action 5 : Modélisation des hétérogénéité spatiales par calibration inverse (Coord. J. Bodin)

18 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 3. modélisation inverse 2D (MODFLOW-PEST/points pilotes) des données de pompages (monopole et dipôles) Objectif = identifier à la fois le rayon et l'ampleur des modifications hydrodynamiques du milieu (conductivité hydraulique et emmagasinement) induites par les forages du SEH Action 5 : Modélisation des hétérogénéité spatiales par calibration inverse (Coord. J. Bodin)

19 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 K 1, S 1 K 2, S 2  Les premiers résultats suggèrent une augmentation de la conductivité hydraulique de la "zone SEH" de l'ordre de 1 à 3 ordres de grandeurs par rapport au milieu "non perturbé" et une diminution d'un ordre de grandeur de l'emmagasinement Objectif = identifier à la fois le rayon et l'ampleur des modifications hydrodynamiques du milieu (conductivité hydraulique et emmagasinement) induites par les forages du SEH Action 5 : Modélisation des hétérogénéité spatiales par calibration inverse (Coord. J. Bodin)

20 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Base de données Insertions récurrentes : Données piézométriques et météorologiques à jour jusqu’à juillet 2014 Insertions spécifiques : Dosages chimiques des majeurs 2007 Essais de traçages 2011-13 Cross-borehole slug tests de 2005-06 Essai de pompage 2014 M06 / signal - débit variable Corrections et compléments : Piézométrie, imagerie optique, rapport de foration C3, C4, Pz4, Pz5, Pz6 (manquants) Insertions en attente : Diagraphies GFTC (Gamma, Flow, Température et Conductivité), en cours Diagraphies acoustiques, inclinométrie, diamètres Imageries de paroi ultrasonique Bloc 3D de pseudo porosité (en attente pour insertion en données spatialisées)

21 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Budget (SO & SOERE) H+ Poitiers 2014 Equipement : centrifugeuse de paillasse (action sélénium) ~ 4.2k€ capteurs de pression STS ~ 2k€ ordinateur portable / bureau ~ 1.1k€ license Modflow Surfact ~ 2.9k€ (oct 2014) Fonctionnement : petit matériel et consommables de laboratoire (action sélénium) ~ 2.8k€ (1.8 + 1K€ /oct 2014) gratification stagiaire Master 2 (action sélénium) ~ 1.6k€ missions (International Conference on Water, Athènes ; Congrés GES-10 Paris) ~ 1.6k€ mise aux normes du réseau électrique du SEH ~ 2k€ webinaire Modflow USG + PEST ~ 1.8k€ maintenance informatique (hardware & software) ~ 0.6k€ maintenance fluorimètre Turner ~ 0.2k€ maintenance véhicule SEH ~ 0.2k€

22 Service d’Observation 18ème rencontre, Rennes, 06-07 octobre 2014 Projets 2015 Poursuite des travaux de modélisation des données du site statistiques multipoints hétérogénéité latérale ?? transport réactif (sélénium) ?? publications !!! Expérience conjointe Rennes-Poitiers : Imagerie FO‐DTS 3D du SEH, coord. O. Bour Utilisation de la température comme marqueur des écoulements, intérêt du SEH = puits relativement bien connectés par des écoulements rapides fortement chenalisés Influence des hétérogénéités de structure sur le transport colloïdal (sol + ZNS), coord. M. Le Coz caractérisation des hétérogénéités de structure des terrains superficiels du SEH suivi in-situ des teneurs en eau à différentes profondeurs (implantation d’un réseau de tubes d’accès) modélisation Caractérisation de l’hétérogénéité du signal « pluie » à l’échelle du Site Expérimental, coord. G. Porel mise en place d’un suivi spatio-temporel des précipitations (une dizaine de pluviomètres répartis sur les 32 ha du SEH)