Analyse et modélisation hydro-géo-mécanique : applications aux processus d'instabilités de terrain et à la gestion optimisée de la ressource en eau
(Hydro-geo-mechanical analysis and modeling: applications to the processes of ground instabilities and to the optimized management of the water resource)

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  El Khattabi, Jamal
Date de soutenance : 29/06/2017
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français, Anglais
Garant ou directeur :  Carlier, Erick
Laboratoire : Laboratoire de génie civil et géo-environnement (LGCgE)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille)

Classification : Sciences de l'ingénieur
Discipline : Génie civil
Mots-clés : Écoulement (hydrologie) -- Modèles mathématiques
Pentes et versants -- Stabilité -- Modèles mathématiques
Sols -- Saturation en eau
Glissements de terrain
Littoraux -- Modifications
Eaux souterraines -- Pollution -- Modèles mathématiques
Eau salée -- Empiètement
Gestion des ressources en eau
Systèmes d'information géographique

Résumé : Les travaux présentés dans le cadre de la thèse d’habilitation à diriger les recherches s'organisent autour des thématiques liées à la Géologie de l'Ingénieur. Elles se déclinent en deux grands domaines : l'étude de la stabilité des versants et les processus d'écoulements dans les sols saturés et non saturés. L'eau comme source vitale est également un facteur déterminant dans l'activité des sociétés humaines : sa présence contribue au développement économique comme elle peut le retarder par son action destructrice que ce soit lors des épisodes pluvieux exceptionnels ou par son action déstabilisatrice au sein des massifs. Les versants sous contraintes naturelles et/ou anthropiques sont en évolution perpétuelle. La compréhension de cette dynamique passe par l'analyse et la modélisation des mouvements de terrain en y appliquant une approche pluridisciplinaire (géomorphologie, géologie, hydrogéologie et géotechnique). En bordure littorale, la conséquence de ces mouvements est le recul du trait de côte. Deux cas de figures sont traités. Les glissements de terrain affectant les versants naturels de la chaîne rifaine (Nord du Maroc) et les instabilités affectant les falaises crayeuses et les côtes sableuses de la région "Hauts de France" dont la conséquence majeure est le recul du trait de côte, bien marqué au niveau des côtes sableuses d'Hardelot. Les travaux menés ont abouti à identifier l’ensemble des facteurs de prédisposition et de déclenchement ainsi que les mécanismes associés. Ces résultats ont été confortés aux simulations numériques bidimensionnelles basées à la fois sur la méthode des éléments finis et celle des éléments distincts. A Hardelot-Plage, une méthodologie basée sur deux approches conceptuelles a été appliquée en matière d’aménagement durable du littoral. La première approche est consacrée à la mesure de l’évolution du trait de côte des dunes et la seconde méthodologie associe un couplage SIG/ModFlow en développant un modèle adapté aux enjeux. Les processus d’écoulements dans les sols saturés et non saturés ainsi que l’impact des pressions naturelles et/ou anthropiques sur la qualité des eaux est l’autre volet des travaux présentés. Les approches utilisées sont analytiques, probabilistes et modélisatrices. Dans le nord de la France, les concentrations en nitrates mesurées dans la nappe de la craie atteignent ou dépassent "fréquemment" le seuil de potabilité fixé à 50 mg/l. Cet état de fait est la conséquence direct de l’essor de l’agriculture intensive, l’industrialisation ou encore la croissance démographique. Pour remédier à cette situation, plusieurs programmes ont été mis en place. L’impact de ces mesures a été évalué dans certains sites (Cambraisis, Béthunois,...) à travers un modèle intégré basé sur le couplage de différents modules permettant d’établir un bilan du cycle de l’azote dans la zone racinaire (Agriflux) et son transit dans la zone non saturée infra-racinaire (VS2DT-WHIUNSAT) jusqu’à la zone saturée (MT3D-MODFLOW). [...]


Résumé (anglais) : The works presented here are organized into topics related to the engineering geology. They cover two main areas: the study of slope stability and the flow processes in saturated and unsaturated soils. Water, as a vital source, is a determining factor of the human activity. Its presence contributes to economic development as it can retard it by its destructive action, whether during exceptional rainy episodes or by its destabilizing action within massive land. The slopes under natural and/or anthropic constraints are in perpetual evolution. Understanding this dynamic requires an analysis and modeling of ground movement by applying a multidisciplinary approach, such as geomorphology, geology, hydrogeology and geotechnics. At the coastal edge, the consequence of these movements is the retreat of the coastline. Two issues are dealt with. The landslides affecting the natural slopes of mountain range of the Rif (northern Morocco) and the instabilities affecting chalk cliffs and sandy coasts of the "Hauts de France" region, whose major consequence is the retreat of the coastline well marked on sandy coasts of Hardelot. The work carried out allowed identify the whole factors of predisposition and release as well as associated mechanisms responsible for the observed collapses. These results were reinforced by bidimensional numerical simulations based on both the finite element method and the distinct element method. In Hardelot-Plage, a methodology based on two conceptual approaches has been applied to sustainable management of the littoral zone. The first approach is dedicated to measuring shoreline change along dunes and the second methodology combines a GIS / ModFlow coupling by developing a model adapted to the stakes. The other aspects of the work are the flow processes in saturated and unsaturated soils and the impact of natural and / or anthropogenic pressures on water quality. The approaches used are analytical, probabilistic and numerical. In northern France, concentrations of nitrates measured in the chalk aquifer reach or frequently exceed the drinking water standards set at 50 mg/l. This is a direct consequence of the to intensive agriculture, industrialization and demographic growth. Several programs were launched in order to resolve this situation. The impact of these programs has been improved in some sites (Cambrai and Béthune districts,..) using an integrated approach based on the use of four numerical models: AgriFlux, VS2DT,(VS2DT-WHIUNSAT), Modflow and MT3D. In other models, GIS and ANN (Artificial Neural Network) have been integrated. The contamination of groundwater can also be the result of natural pressures through interaction with the geological environment. The Geogenic pollution is a rather common phenomenon linked to the chemical composition of geological layers but also to environmental conditions. Thus, the salting-out of elements into the environment occurs under precise hydrodynamic and physico-chemical conditions. [...]


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