Infiltration d'un polluant depuis la surface vers les sols

Introduction

Cette partie a pour but d'évaluer l'éventuelle fuite d'un polluant depuis les bacs de stockage d'eau localisés en surface et fortement chargés en divers éléments polluants. Nous évaluerons dans un premier temps comment le polluant s'écoule dans un milieu non saturé, puis nous étudierons le transfert du polluant depuis un milieu saturé (nappe alluviale) vers une rivière.

 

Lieu d'étude

La première difficulté de notre étude a été de choisir le lieu de la fuite de liquide de fracturation. En accord avec le groupe travaillant sur "L'étude du site d'implantation de l'exploitation de gaz de schiste dans le bassin d'Alès", nous nous plaçons près d'Alès, dans le département du Gard.

Le choix de notre étude s'est porté sur la nappe d'accompagnement du Gardon d'Anduze, localisée juste en aval d'Alès, et en amont de la station de pompage de Tornac ( pour l'alimentation en eau potable et usages domestiques). Cette nappe alluviale est exploitée par la mairie d'Anduze et le syndicat de l'Avène. Elle est alimentée par la pluviométrie, par les écoulements en provenance des coteaux et par le Gardon. L'aquifère correspond à l'entité géologique n°366c "alluvions quartenaires du moyen Gardon", et est rattaché à la masse d'eau n°6322 "alluvions du Moyen Gardon et des Gardons d'Alès et d'Anduze".

A l'aide du site Geoportail, nous évaluons la zone qui nous intéresse et qui est représentée ci-dessous :

Nous supposons que la fuite a lieu au point localisé par une croix rouge, et qu'elle se propage depuis ce point vers le Gardon. Nous avons donc cherché des données piézométriques concernant la nappe d'accompagnement du Gardon à ce niveau. Grâce aux données du BRGM, nous avons pu obtenir un relevé piézométrique datant du 30 juin 2008 localisé à proximité.

D'après ce relevé, la nappe phréatique est localisée à 5.36m de la surface.

Voici le profil altimétrique de la zone étudiée :

 

 

Choix du polluant

En collaboration avec le groupe "Dimensionnement d'une usine de traitement et recyclage des eaux issues d'un puits de gaz de schiste" qui nous a fourni les différents polluants présents dans l'eau de fracturation, nous avons choisi d'étudier le baryum. Cet élément chimique réagit violemment avec l'eau en donnant de l'hydroxyde de baryum Ba(OH)2, molécule dont la toxicité est avérée et dont les réactions avec les acides sont violentes. La concentration en Baryum dans le liquide récupéré est d'environ 5000 ppm (soit 5g/L). En outre, la solubilité de l'hydroxyde de baryum est de 34 g/L. Par soucis de simplicité dans l'étude de l'infiltration de ce polluant, la contrainte était que le polluant devait être entièrement soluble dans l'eau.

La fiche technique de l'entreprise Sachtleben nous renseigne sur les précautions à respecter lors d'un usage professionnel ou domestique. Il ressort que ce polluant est très toxique pour la faune et la flore, ce même à très faible concentration.

 

Méthodologie

Nous étudions donc la diffusion de ce polluant dans le sol, par infiltration suite à un rejet accidentel depuis un bassin de rétention.

Dans notre étude, nous allons considérer l'écoulement comme la succession de deux écoulements simples, à savoir :

- l'écoulement vertical du polluant depuis la surface du sol vers la nappe phréatique dans un milieu non saturé

- l'écoulement dans une nappe libre jusqu'à la rivière

 


Bibliographie

- http://www.brgm.fr/

- http://www.sachtleben.de/fileadmin/safety_data_sheets/barium_hydroxide_fr.pdf

- https://www.labbox.com/FDS/FR/FR__Barium%20hydroxyde%20octahydrate%20Analytical%20Grade%20ACS_BAHY-08A-500_FDS_20110309__LABKEM_.pdf

- http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Darcy

- http://www.geoportail.gouv.fr/accueil

- Dossier de déclaration d'utilité publique pour les captages de la Gare et des Hyerles, par le Département du Gard & le Syndicat Intercommunal d'alimentation en eau potable de la Mayre