Prévoir les risques de migration des polluants radioactifs autour des sites de stockages de déchets nucléaires nécessite la définition d'une méthodologie précise et l'utilisation de techniques adaptées. Cet objectif de départ, axé sur les aspects méthodologiques concerne plus généralement l'étude du transport transitoire de solutés aqueux, radioactifs ou non, dans les milieux poreux, naturels ou artificiels, en présence d'interactions physico-chimiques entre la solution aqueuse, le soluté étudié et le milieu poreux. Le cas du transport du césium sous forme cationique (Cs+) dans l'aquifère alluvial d'un site pilote du CENG, équipé par la SAT, a été choisi comme support pour tester les méthodes et techniques envisagées. Ce cas particulier a permis de mettre en œuvre des expériences sur des colonnes de laboratoire garnies d'échantillons de l'alluvion naturelle (un sable argilo-calcaire). Le but de ces expériences est la compréhension des mécanismes d'interaction avec le césium, puis l'évaluation des paramètres associés aux mécanismes mis en évidence. Le principe de ces expériences est simple : étudier la déformation d'un signal de concentration quand il traverse une colonne d'alluvion soumise à un écoulement permanent. Cette déformation, dépendant des interactions, permet alors de caractériser les différents mécanismes. Cependant l'interprétation de ce type de résultats nécessite de se doter d'un outil numérique flexible, permettant de simuler les expériences sur la base des mécanismes envisagés et de certaines valeurs des paramètres. La comparaison directe entre résultats expérimentaux et théoriques est alors un outil d'investigation pratique. Un code de calcul, IMPACT, a donc été construit dans le but de s'adapter facilement aux différentes substances chimiques et aux différents types d'expériences (laboratoire ou terrain). Ce code de calcul, dont les bases théoriques sont présentées dans ce mémoire, permet de simuler le tranport de substances chimiques dans les milieux poreux en supposant l'équilibre thermodynamique local. Les interactions, choisies par l'utilisateur, sont prises en compte par leur stœchiométrie et la loi d'action de masse associée. L'écoulement est simulé par un réseau de cellules de composition uniforme où l'eau circule de manière permanente. La diversité des configurations possibles permet de simuler des conditions d'écoulement variées comme celles rencontrées au laboratoire ou surtout sur le terrain. En ce qui concerne l'interprétation des expériences en colonne de laboratoire, une approche théorique basée sur la méthode des caractéristiques nous a permis de trouver des règles simples pour interpréter les résultats. En particulier, la simple stœchiométrie des mécanismes d'interaction permet de prévoir certaines déformations caractéristiques d'un signal de concentration élémentaire (modification brusque de la composition de l'eau d'alimentation d'une colonne, nommée "signal échelon"). Par exemple la "règle stœchiométrique" présentée dans ce mémoire, permet de prévoir le nombre de fronts de concentration successifs, pouvant apparaître en raison des interactions. D'autres règles qualitatives sont données, et la voie est tracée pour en trouver d'autres, peut-être plus précieuses. L'ensemble des expériences réalisées au laboratoire avec le césium et avec d'autres cations alcalins (Li+, Na+) a permis de mieux comprendre les interactions existant avec l'alluvion. Ainsi, pour le césium, deux mécanismes ont été envisagés pour décrire l'échange Ca/Cs: échange sur deux types de sites en parallèle ou échange couplé à une complexation de surface. Ces interactions ont été quantifiées. Cependant, la compréhension du transport du césium au travers de colonnes de laboratoire n'est pas suffisante pour prévoir son transit sur le site pilote. Plusieurs types de paramètres doivent être déterminés à l'aide d'expériences "in situ". Ce sont d'abord les paramètres hydrodynamiques, mais aussi certains paramètres physico-chimiques non extrapolables directement du laboratoire au terrain. En remarquant que l'utilisation directe de substances polluantes "in situ" ne serait pas toujours possible pour des raisons de sécurité et de temps, nous avons développé la "méthode des substances relais", Cette méthode consiste à injecter simultanément un traceur de l'eau et une substance réagissant au sein du milieu poreux. Le traceur de l'eau permet de caractériser l'hydrodynamique par des distributions de temps de séjour de l'eau dans le milieu poreux. La substance "relais" associée est choisie au laboratoire pour son adaptation à la mesure d'un paramètre physico-chimique par l'analyse de la différence existant entre sa restitution et celle du traceur de l'eau. Là aussi, l'utilisation du code de calcul IMPACT peut être indispensable pour l'application de la méthode. Appliquée dans le cas du césium, cette méthode a abouti à la mesure "in situ" de la capacité d'échange cationique par l'intermédiaire du lithium comme substance relais. Pour trois zones différentes, on a obtenu 62, 42 et 54 meq/litre d'eau de la nappe. Ce paramètre est en effet indispensable à la description de l'échange de cations, et il ne peut être extrapolé simplement du laboratoire comme une constante thermodynamique. En dernier lieu, les résultats acquis au laboratoire et sur le terrain permettent d'envisager la prévision des migrations du césium en solution grâce à l'utilisation du code de calcul IMPACT. Cette dernière étape permet d'envisager les perspectives de développement de la méthodologie proposée et du code de calcul mis en place.

The soil is the medium through which pollutants originating from human activities, both in agriculture and industry, move from the land surfaces to groundwater. Polluting substances are subject to complex physical, chemical and biological transformations during their movement through the soil. Their displacement depends on the transport properties of the water-air-soil system and on the molecular properties of the pollutants. Prediction of soil pollution and restoration of polluted soils requires an under standing of the processes controlling the fate of pollutants in the soil medium and of the dynamics of the contaminants in the un saturated zone. Our book was conceived· as a basic overview of the processes governing the behavior of pollutants as affected by soil constituents and environmental factors. It was written for the use of specialists working on soil and unsaturated zone pollution and restoration, as well as for graduate students starting research in this field. Since many specialists working on soil restoration lack a back ground in soil science or a knowledge of the properties of soil pollutants, we have included this information which forms the first part of the book. In the second part, we discuss the partitioning of pollutants between the aqueous, solid and gaseous phase of the soil medium. The retention, transformation and transport of pollutants in the soils form the third section.

La mise en oeuvre de procédés de récupération améliorée des hydrocarbures par voie microbienne nécessite la maîtrise du transport transitoire de suspensions dans les milieux poreux naturels. Nous avons étudié deux modes de transport d'une suspension bactérienne dans un sable naturel : le transport dans l'hypothèse de l'équilibre local et en présence d'effets cinétiques. Ces deux études experimentales et théoriques ont conduit à l'ébauche d'un procédé de transport de particules à l'échelle du terrain. La démarche proposée repose sur des expérimentations en réacteur fermé et en colonne de laboratoire et l'utilisation conjointe d'un code de calcul élaboré pour cette étude, le code HYBRID

ON PRESENTE UNE METHODOLOGIE D'ETUDE DU TRANSPORT DE SOLUTES INTERACTIFS EN MILIEU POREUX NATUREL, BASEE SUR L'EXPERIMENTATION ET LA MODELISATION. LA MODELISATION S'EFFECTUE GRACE A UN CODE DE CALCUL COUPLANT HYDRODYNAMIQUE ET GEOCHIMIE, DES AMELIORATIONS Y SONT APPORTEES AVEC LA PRISE EN COMPTE DE CORRECTIONS D'ACTIVITE ET SURTOUT, AVEC LA SIMULATION D'EFFETS CINETIQUES CHIMIQUES OU DIFFUSIONNELS. LA METHODOLOGIE PROPOSEE A ETE APPLIQUEE AU CAS DE MIGRATION DU CHROME DANS LA NAPPE ALLUVIALE DU DRAC (ISERE). L'ETUDE DU SITE EXPERIMENTAL ASSOCIEE A LA CONNAISSANCE GENERALE DE LA CHIMIE DU CHROME, A PERMIS DE DEFINIR ET DE CADRER LES EXPERIENCES A MENER AU LABORATOIRE POUR CARACTERISER LES INTERACTIONS DU CHROME AVEC LES ALLUVIONS. CES EXPERIENCES ONT MONTRE QUE C'EST UN PHENOMENE D'ADSORPTION QUI IMPOSE LA REPARTITION DU CHROME HEXAVALENT ENTRE PHASES MOBILE ET IMMOBILE. CE PHENOMENE A ENSUITE ETE DECRIT A L'EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE PAR DEUX MODELES, LE PREMIER UTILISE UN PHENOMENE ELEMENTAIRE DE TYPE ECHANGE ANIONIQUE ENTRE CHROMATE ET BICARBONATE, LE SECOND EST RESUME A UNE LOI DE LANGMUIR. LES COURBES EXPERIMENTALES ONT ETE SIMULEES EN CONSIDERANT CES DEUX MODELES AVEC DES LIMITATIONS CINETIQUES. LES EXPERIENCES DE TRACAGE SUR LE SITE ONT MONTRE QUE LE CHROME HEXAVALENT Y A UN COMPORTEMENT EQUIVALENT A UN TRACEUR D'EAU. CE RESULTAT SOULIGNE QUE CERTAINS PARAMETRES CAPACITIFS DES INTERACTIONS NE PEUVENT ETRE DETERMINES AU LABORATOIRE ET DOIVENT FAIRE L'OBJET DE MESURES IN-SITU

NOVATECH conferences are one of the most important conference series in the world on innovative technologies in urban drainage. Scientists and technicians meet over three days to share experiences from different continents, to see the most significant advances on this subject and to discover some innovative and original ideas, which are likely to be developed in the coming years. During NOVATECH '2001, nearly 130 authors presented papers and 430 people from 34 countries took part. From the papers presented, 15 papers have been selected by the international scientific committee to be published in this special issue; the authors have been allowed to enhance their paper to offer more complete information; these papers are representative of the quality and the subject of NOVATECH. The main topics developed during NOVATECH?2001 were: global strategies of stormwater management; best management practices techniques (source control, detention basin and retention / infiltration ponds); sewer systems and physical processes under wet weather conditions (hydraulic and transport of solids); treatment of urban wet weather effluents; and data acquisition, tools for studies, analysis and real time control management of drainage systems. These proceedings provide an essential reference for engineers, researchers and planners working on the problems of urban drainage and looking for new solutions.

L'objectif de la thèse est la résolution des problèmes de transport dans les milieux poreux à l'aide des méthodes particulaires. Deux problèmes sont résolus avec les méthodes particulaires : la migration d'un soluté dans une nappe phréatique et l'écoulement de l'eau dans un milieu poreux à l'échelle des pores. Pour résoudre l'équation de convection-dispersion dans le cas général d'une dispersion anisotrope, un algorithme basé sur les méthodes particulaires et la méthode de vitesse de dispersion est présenté. Pour simuler l'écoulement dans un milieu poreux à des faibles nombres de Reynolds, un algorithme basé sur une méthode particulaire anisotrope et une méthode intégrale de frontière est présenté. La méthode particulaire anisotrope permet d'améliorer la description de la couche limite se formant autour des grains du sol. La méthode intégrale de frontière permet de satisfaire la condition d'adhérence en écrivant une équation intégrale de frontière sur le contour des grains du sol