{"id":899,"date":"2014-04-16T22:28:25","date_gmt":"2014-04-16T20:28:25","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=899"},"modified":"2018-12-18T10:00:52","modified_gmt":"2018-12-18T09:00:52","slug":"quantitative-integration-of-geophysical-and-hydraulic-data-from-the-local-towards-the-regional-scale-range","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2014\/04\/quantitative-integration-of-geophysical-and-hydraulic-data-from-the-local-towards-the-regional-scale-range\/","title":{"rendered":"Quantitative integration of geophysical and hydraulic data: from the local towards the regional scale range"},"content":{"rendered":"<p><em>Th\u00e8se soutenue le 16 avril 2014 par Paolo Ruggeri, Institut des sciences de la Terre<\/em><\/p>\n<p>L\u2019eau souterraine est la plus \u00e9tendue et commun\u00e9ment utilis\u00e9e des ressources naturelles et, plus important, est une importante ressource qui soutient la vie sur Terre. Dans de nombreux endroits dans le monde c\u2019est aussi un important, et souvent limit\u00e9, facteur pour le d\u00e9veloppement socio-\u00e9conomique. Dans les r\u00e9gions d\u00e9velopp\u00e9es du monde riches en eau, la disponibilit\u00e9 illimit\u00e9e d\u2019eau propre a \u00e9t\u00e9 traditionnellement vue comme un bien commun. Pour cette raison, la valeur \u00e9conomique de l\u2019eau souterraine est probablement sous-estim\u00e9e. Cela changera probablement dans le futur puisque la consommation d\u2019eau a augment\u00e9 plus de deux fois plus vite que la population pendant le si\u00e8cle dernier. En plus, la disponibilit\u00e9 d\u2019eau propre s\u2019amenuise \u00e0 cause de l\u2019augmentation continue de la demande des particuliers, de l\u2019industrie et de l\u2019agriculture, la fermeture et la contamination d\u2019aquif\u00e8res dues \u00e0 l\u2019expansion des espaces urbains et \u00e0 l\u2019augmentation des activit\u00e9s industrielles et agricoles. Prot\u00e9ger l\u2019eau souterraine comme une ressource d\u2019eau potable n\u00e9cessite de g\u00e9rer durablement la ressource et de la prot\u00e9ger des pollutions \u00e0 long terme dues aux activit\u00e9s anthropiques tels que le d\u00e9versement excessif d\u2019\u00e9l\u00e9ments nutritifs et de pesticides, l\u2019\u00e9puisement des aquif\u00e8res, les affaissements de terrain, et la salinisation des sols.<!--more--><\/p>\n<p>L\u2019objectif de cette recherche est de g\u00e9n\u00e9rer des mod\u00e8les de conductivit\u00e9 hydraulique afin d\u2019am\u00e9liorer les pr\u00e9dictions des \u00e9coulements souterrains et du transport de contaminants. La construction de ces mod\u00e8les est difficile parce que leur param\u00e9trisation est bas\u00e9e sur des donn\u00e9es avec diff\u00e9rents niveaux de contenus d\u2019informations. En effet, la caract\u00e9risation des aquif\u00e8res est g\u00e9n\u00e9ralement bas\u00e9e sur des mesures hydrauliques hautement d\u00e9taill\u00e9es et pauvrement distribu\u00e9es \u00e0 travers le volume de l\u2019aquif\u00e8re. Les m\u00e9thodes g\u00e9ophysiques, telles que les m\u00e9thodes de tomographie de surface utilis\u00e9es dans cette th\u00e8se, permettent de faire le lien en termes de r\u00e9solution et couverture associ\u00e9es avec les techniques hydrologiques conventionnelles. Pour assimiler ce jeu de donn\u00e9es vari\u00e9es acquises \u00e0 plusieurs r\u00e9solutions, j\u2019ai d\u00e9velopp\u00e9 une nouvelle m\u00e9thode qui fournit des mod\u00e8les de conductivit\u00e9 hydraulique qui sont coh\u00e9rents avec toutes les donn\u00e9es hydrologiques et g\u00e9ophysiques et, plus important, qui fournit des estimations des incertitudes des mod\u00e8les g\u00e9n\u00e9r\u00e9s.<\/p>\n<p>La m\u00e9thode est premi\u00e8rement appliqu\u00e9e \u00e0 une base de donn\u00e9es synth\u00e9tique et r\u00e9aliste et la viabilit\u00e9 globale de cette m\u00e9thode est test\u00e9e et v\u00e9rifi\u00e9e en r\u00e9alisant et comparant des simulations des \u00e9coulements et du transport \u00e0 travers les champs de conductivit\u00e9 hydraulique originaux et simul\u00e9s. Les r\u00e9sultats obtenus indiquent que la proc\u00e9dure propos\u00e9e d\u2019int\u00e9gration des donn\u00e9es permet en effet d\u2019obtenir des estimations de confiance de la structure de la conductivit\u00e9 hydraulique \u00e0 large \u00e9chelle et des pr\u00e9dictions fiables des caract\u00e9ristiques de transport sur des distances allant d\u2019une \u00e9chelle moyenne \u00e0 r\u00e9gionale. La validit\u00e9 et l\u2019efficacit\u00e9 de l\u2019approche propos\u00e9e sont ensuite test\u00e9es sur un aquif\u00e8re largement \u00e9tudi\u00e9 d\u2019une r\u00e9gion suburbaine de la Ville de Qu\u00e9bec au Canada, expos\u00e9e \u00e0 de s\u00e9rieux probl\u00e8mes de contamination. Les r\u00e9sultats obtenus indiquent que cette nouvelle approche d\u2019int\u00e9gration des donn\u00e9es est en effet capable de capturer correctement aussi bien les h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9s aux petites \u00e9chelles que les tendances \u00e0 grande \u00e9chelle du champs de conductivit\u00e9 hydraulique dominant. Les r\u00e9sultats montrent aussi que la m\u00e9thode d\u00e9velopp\u00e9e peut \u00eatre appliqu\u00e9e sur une large gamme de donn\u00e9es g\u00e9ophysiques et hydrologiques \u00e0 toutes les \u00e9chelles.<\/p>\n<p>Dans la seconde partie de ma th\u00e8se, j\u2019ai \u00e9valu\u00e9 en d\u00e9tails la viabilit\u00e9 du r\u00e9-\u00e9chantillonnage g\u00e9ostatistique s\u00e9quentiel pour proposer les nouvelles configurations de param\u00e8tres utilis\u00e9es dans les m\u00e9thodes de Markov Chain Monte Carlo. Ces m\u00e9thodes sont appliqu\u00e9es aux probl\u00e8mes inverses g\u00e9ophysiques et hydrologiques pour permettre une quantification plus pr\u00e9cise et r\u00e9aliste des incertitudes associ\u00e9es aux mod\u00e8les g\u00e9n\u00e9r\u00e9s. Les r\u00e9sultats obtenus montrent que les m\u00e9thodes de MCMC sont plut\u00f4t inefficaces lors de l\u2019utilisation des m\u00e9thodes de perturbations bas\u00e9es sur le r\u00e9\u00e9chantillonnage s\u00e9quentiel pour des cas d\u2019\u00e9tudes synth\u00e9tiques r\u00e9alistes. Pour r\u00e9pondre \u00e0 ce probl\u00e8me, j\u2019ai d\u00e9velopp\u00e9 une nouvelle approche de perturbation, qui est adaptable aussi bien aux nombres de param\u00e8tres du mod\u00e8le qu\u2019\u00e0 l\u2019intensit\u00e9 de la perturbation. Compar\u00e9 au r\u00e9-\u00e9chantillonnage g\u00e9ostatique s\u00e9quentiel, cette nouvelle approche a d\u00e9montr\u00e9 sa grande capacit\u00e9 \u00e0 am\u00e9liorer l\u2019efficacit\u00e9 des algorithmes de MCMC.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Th\u00e8se soutenue le 16 avril 2014 par Paolo Ruggeri, Institut des sciences de la Terre L\u2019eau souterraine est la plus \u00e9tendue et commun\u00e9ment utilis\u00e9e des ressources naturelles et, plus important, est une importante ressource qui soutient la vie sur Terre. 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