{"id":811,"date":"2014-03-06T22:56:58","date_gmt":"2014-03-06T21:56:58","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=811"},"modified":"2018-12-18T10:03:38","modified_gmt":"2018-12-18T09:03:38","slug":"multiscale-descriptions-of-density-driven-flow-instabilities-in-porous-media","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2014\/03\/multiscale-descriptions-of-density-driven-flow-instabilities-in-porous-media\/","title":{"rendered":"Multiscale Descriptions of Density-Driven Flow Instabilities in Porous Media"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Rouven K\u00fcnze le 6 mars 2014, Institut des dynamiques de la surface terrestre<\/em><\/p>\n

Les nappes phr\u00e9atiques caract\u00e9ris\u00e9es par des structures poreuses et des fractures tr\u00e8s perm\u00e9ables repr\u00e9sentent un int\u00e9r\u00eat particulier pour les hydrog\u00e9ologues et ing\u00e9nieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large vari\u00e9t\u00e9 d’\u00e9coulements peut \u00eatre observ\u00e9e. Les plus communs sont le transport de contaminants par les eaux souterraines, le transport r\u00e9actif ou l’\u00e9coulement simultan\u00e9 de plusieurs phases non miscibles, comme le p\u00e9trole et l’eau. L’\u00e9chelle qui caract\u00e9rise ces \u00e9coulements est d\u00e9finie par l’interaction de l’h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 g\u00e9ologique et des processus physiques.<\/p>\n

Un fluide au repos dans l’espace interstitiel d’un milieu poreux peut \u00eatre d\u00e9stabilis\u00e9 par des gradients de densit\u00e9. Ils peuvent \u00eatre induits par des changements locaux de temp\u00e9rature ou par dissolution d’un compos\u00e9 chimique. Les instabilit\u00e9s engendr\u00e9es par des gradients de densii\u00e9 rev\u00eatent un int\u00e9r\u00eat particulier puisque qu’elles peuvent \u00e9ventuellement compromettre la qualit\u00e9 des eaux. Un exemple frappant est la salinisation de l’eau douce dans les nappes phr\u00e9atiques par p\u00e9n\u00e9tration d’eau sal\u00e9e plus dense dans les r\u00e9gions profondes. Dans le cas des \u00e9coulements gouvern\u00e9s par les gradients de densit\u00e9, les \u00e9chelles caract\u00e9ristiques de l’\u00e9coulement s’\u00e9tendent de l’\u00e9chelle poreuse o\u00f9 les ph\u00e9nom\u00e8nes de croissance des instabilit\u00e9s s’op\u00e8rent, jusqu’\u00e0 l’\u00e9chelle des aquif\u00e8res sur laquelle interviennent les ph\u00e9nom\u00e8nes \u00e0 temps long.<\/p>\n

Etant donn\u00e9 que les investigations in-situ sont pratiquement impossibles, les mod\u00e8les num\u00e9riques sont utilis\u00e9s
\npour pr\u00e9dire et \u00e9valuer les risques li\u00e9s aux instabilit\u00e9s engendr\u00e9es par les gradients de densit\u00e9. Une description correcte de ces ph\u00e9nom\u00e8nes repose sur la description de toutes les \u00e9chelles de l’\u00e9coulement dont la gamme peut s’\u00e9tendre sur huit \u00e0 dix ordres de grandeur dans le cas de grands aquif\u00e8res. Il en r\u00e9sulte des probl\u00e8mes num\u00e9riques de grande taille qui sont tr\u00e8s couteux \u00e0 r\u00e9soudre. Des sch\u00e9mas num\u00e9riques sophistiqu\u00e9s sont donc n\u00e9cessaires pour effectuer des simulations pr\u00e9cises d’instabilit\u00e9s hydro-dynamiques \u00e0 grande \u00e9chelle.<\/p>\n

Dans ce travail, nous pr\u00e9sentons diff\u00e9rentes m\u00e9thodes num\u00e9riques qui permettent de simuler efficacement et avec pr\u00e9cision les instabilit\u00e9s dues aux gradients de densit\u00e9. Ces nouvelles m\u00e9thodes sont bas\u00e9es sur les volumes finis multi-\u00e9chelles. L’id\u00e9e est de projeter le probl\u00e8me original \u00e0 une \u00e9chelle plus grande o\u00f9 il est moins co\u00fbteux \u00e0 r\u00e9soudre puis de relever la solution grossi\u00e8re vers l’\u00e9chelle de d\u00e9part. Cette technique est particuli\u00e8rement adapt\u00e9e pour r\u00e9soudre des probl\u00e8mes o\u00f9 une large gamme d’\u00e9chelle intervient et \u00e9volue de mani\u00e8re spatio-temporelle.<\/p>\n

Ceci permet de r\u00e9duire les co\u00fbts de calculs en limitant la description d\u00e9taill\u00e9e du probl\u00e8me aux r\u00e9gions qui contiennent un front de concentration mobile. Les aboutissements sont illustr\u00e9s par la simulation de ph\u00e9nom\u00e8nes tels que l’intrusion d’eau sal\u00e9e ou la s\u00e9questration de dioxyde de carbone.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Rouven K\u00fcnze le 6 mars 2014, Institut des dynamiques de la surface terrestre Les nappes phr\u00e9atiques caract\u00e9ris\u00e9es par des structures poreuses et des fractures tr\u00e8s perm\u00e9ables repr\u00e9sentent un int\u00e9r\u00eat particulier pour les hydrog\u00e9ologues et ing\u00e9nieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large vari\u00e9t\u00e9 d’\u00e9coulements peut \u00eatre observ\u00e9e. Les plus communs sont le transport […]<\/p>\n","protected":false},"author":47,"featured_media":3358,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[49465],"tags":[],"class_list":{"0":"post-811","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-theses-soutenues"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/811","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/47"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=811"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/811\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3358"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=811"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=811"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=811"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}