en fr Leachate injection monitoring in waste landfill Étude du suivi des injections des lixiviats dans les massifs de déchets: combinaison entre méthodes géophysiques et simulation hydrodynamique Reportar como inadecuado




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1 LTHE - Laboratoire d-étude des transferts en hydrologie et environnement

Abstract : Operators of non-hazardous waste landfills have to ensure that the waste biodegrades uniformly and rapidly, to shorten the costly post-operation period. Leachate liquids resulting from biodegradation must be injected into the waste while controlling the volumes used, in order to maintain the correct moisture level to ensure better biodegradation and limit the piezometric level to 50 cm above the bottoms, in accordance with regulations. To achieve these requirements, operators need tools for characterising and modelling leachate circulation. The aim of this work is to study leachate recirculation in industrial waste sites using combined geophysical data and hydrodynamic modelling. We aim to contribute to define a conceptual model of leachate circulation in an industrial waste site using an approach combining simulation and hydrogeophysics. The first stage in this work involved methodological development of geophysical ERT and MRS in order to adapt them to waste characterisation. In the case of ERT, several authors have shown that there may be false variations in the electrical resistivities calculated from inversions of data obtained during infiltration monitoring. This must be ascertained in order to establish whether they are artefacts of inversion or real resistivity variations. To validate the proposed solutions, the field ERT inversion results are compared with independent measurements hydrological measurements, electrical resistivity measurements using buried probes, surface geophysical measurements. In the case of MRS One of the major problems of using MRS is the heterogeneous nature of waste, which affects the saturated water content distribution. Usually, MRS provides a 1D water content distribution. However, a 2D spatialised representation would be much better suited to the case of waste. For this reason it was decided to test a 2D inversion code developed at LTHE, based on a simple geometry medium, before carrying out experiments on real waste. The results of this 2D water content measurements are compared with other geophysical methods validate the 2D inversion code. The second stage involved analysing the geophysical results obtained from monitoring of leachate injection into the waste using the electrical resistivity method. The analysis of the ERT results provided information on the structure and hydrodynamic properties of the medium. The MRS results provided information on the hydraulic conductivity ranges in the waste mass studied.On the basis of this information and by combining the geophysical results with the hydrodynamic simulation HYDRUS-2D, a conceptual model of leachate circulation in waste is proposed. The simulation results show that:  waste cannot in any circumstances be compared to a homogeneous porous medium at the industrial scale;  the medium is similar to a two-phase medium with a porous matrix of low hydraulic conductivity crossed by drains with a very high conductivity. Finally we found that combining geophysical tools with simple hydrodynamic simulation could open new perspectives for developing simulation tools applicable to industrial sites. This approach, and the methodological improvements proposed in this work, indicates that the research may be widened to include two other types of hydrological problem such as applied to infiltration in the top soil layers or identification of aquifer recharges systems.

Résumé : Les exploitants des Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux ISDND sont confrontés à la nécessité d-assurer une biodégradation homogène et rapide des déchets, pour ne pas prolonger la durée coûteuse de post-exploitation. Pour cela, il est nécessaire d-injecter des lixiviats liquides résultant de la biodégradation dans les déchets, tout en contrôlant les volumes injectés pour maintenir une bonne humidité assurant une meilleure biodégradation et limiter à 50 cm le niveau piézométrique en fond de casier pour respecter la réglementation. Pour gérer ces contraintes, les industriels doivent disposer d-outils permettant de caractériser et de simuler les injections des lixiviats. Ce travail vise à étudier les injections des lixiviats et a pour but de contribuer à établir un modèle conceptuel de la circulation des lixiviats à l-échelle du site industriel par une approche combinée de la simulation et de l-hydrogéophysique. Deux méthodes géophysiques ont été utilisées, la Tomographie de Résistivité Electrique ERT, employée en mode de « suivi temporel » et la Résonance Magnétique des Protons RMP.La première étape consiste en un développement méthodologique des outils géophysiques ERT et RMP afin de faciliter leurs applications à la caractérisation des injections des lixiviats dans les massifs de déchets. La seconde étape de ce travail consiste en une analyse et une interprétation des résultats géophysiques des suivis temporels de résistivité lors d-injection des lixiviats dans les déchets. Ensuite les mesures RMP sont réalisées sur des échantillons saturés de déchets en laboratoire, puis sur le terrain dans une ISDND où les déchets étaient saturés. L-analyse des résultats ERT a permis de caractériser la structure et les propriétés hydrodynamiques du milieu. Les résultats RMP ont permis d-obtenir des informations sur les gammes de conductivité hydraulique dans le massif de déchets étudié.La troisième étape consiste en une combinaison entre les résultats géophysiques et une simulation hydrodynamique réalisée avec HYDRUS-2D. Cela permet d-établir un modèle conceptuel des circulations des lixiviats dans les déchets. Les résultats de la simulation hydrodynamique montrent que les déchets ne peuvent-être comparés en aucun cas à un milieu poreux homogène à l-échelle du site industriel. De plus, le milieu s-apparente à un milieu composé d-une matrice poreuse de faible conductivité hydraulique, recoupée par des drains dont la conductivité est très forte.En résumé, les résultats de ce travail ouvrent de nouvelles perspectives dans l-application d-outils de simulation à l-échelle du site industriel pour l-étude de la circulation des lixiviats dans les déchets. Cette approche et les améliorations méthodologiques proposées dans ce travail, permettent d-entrevoir une application élargie pour d-autres types de problèmes hydrologiques, comme l-infiltration dans les premiers décimètres des sols, et l-identification des systèmes de recharge des aquifères, entre autres.

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Keywords : MRS resistivity hydrodynamic geophysics

Mots-clés : ERT RMP résistivité infiltration lixiviat hydrodynamique géophysique





Autor: Rémi Clement -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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