Objectifs: L'ingénierie de l'environnement est une préoccupation croissante du monde scientifique et industriel issue de la prise de conscience de la nécessité de maîtriser l'impact des phénomènes naturels et anthropiques sur la qualité du milieu dans lequel l'homme évolue. Le milieu souterrain est particulièrement concerné dans la mesure où il a pu être longtemps considéré comme peu vulnérable essentiellement car les conséquences de sa dégradation sont parfois longue à se faire ressentir. En revanche, il est très difficile d'y porter remède une fois le mal fait.
Dans ce contexte, l'eau est un constituant primordial du milieu naturel et en particulier du milieu souterrain. L'eau est d'abord une ressource en soi car elle interfère directement avec la matière vivante ; il importe donc de connaître ses conditions de gisement et ses conditions d'exploitation. L'eau est une substance réactive omniprésente, intervenant dans tous les processus géodynamiques internes et externes. Il est bien rare que l'explication d'un phénomène géologique ne fasse pas intervenir l'eau, à quelque échelle que ce soit. L'eau est un vecteur responsable des transferts de matières minérales ou organiques intervenant dans la formation des gisements de matières premières. L'eau est un agent de stockage et de transport de l'énergie géothermique. L'eau est un réactif puissant capable d'hydrolyser et de dégrader toute matière, responsable du modelé et du chimisme de la surface du sol mais aussi responsable du démantèlement progressif ou brutal des ouvrages humains tels que les stockages souterrains de déchets ou de substances utiles. L'eau est une entrave aux aménagements souterrains ou un danger lorsqu'elle est en excès.
Cette liste non exhaustive illustre la grande diversité du domaine de l'eau et l'évidence de l'intérêt aussi bien scientifique qu'appliqué de son étude.
Objectif du cours.
Au niveau des connaissances particulières, il s'agit d'acquérir les connaissances pluridisciplinaires des phénomènes liés au cycle de l'eau dans le milieu naturel et plus particulièrement dans le milieu souterrain. Partant d'une approche naturaliste décrivant les objets et les mécanismes, il est montré comment il est possible de les modéliser pour aboutir à une approche quantitative permettant à l'ingénieur de prévoir, de gérer et de maîtriser.



Programme: La structure générale du cours aborde les points suivants :

• concepts de systèmes hydrologiques : milieu saturé, milieu non-saturé, interface sol-atmosphère,
• notions de mécanique des fluides en milieu poreux,
• notions sur le transport en milieux poreux : transferts de solutés et de chaleur, chimie aquatique, interactions eau-roche,
• élaboration des équations générales de transfert,
• présentation de solutions analytiques classiques et aperçu sur les méthodes numériques de résolution,
• traitements de problèmes appliqués dans le domaine de ressources en eau, du génie civil, du stockage souterrain, de la pollution des nappes aquifères et de la géothermie.

Sur le plan des connaissances générales de l'ingénieur, le cours représente un exemple du passage d'une approche naturaliste vers une approche de physicien qui débouche vers des applications à des problèmes actuels posés dans le domaine de la géologie appliquée. Ce type de démarche qui est généralement celle de l'ingénieur se retrouve dans bien d'autres domaines et peut à ce titre constituer un exemple méthodologique.
Au niveau des aptitudes, ce cours vise à développer les méthodes de raisonnement à partir d'un problème concret, à faire connaître la variété des techniques hydrologiques existantes, à permettre de dialoguer avec les hommes de métier et éventuellement à donner le goût pour une spécialisation future dans le monde de la recherche ou de l'ingénierie.



Niveau requis : Le cours est normalement directement accessible à l'ensemble de la promotion, il constitue une information particulièrement utile pour les optionnaires Sciences de la Terre et Environnement.
Les connaissances initiales requises concernent les disciplines suivantes :

• Géologie : connaissances de base du tronc commun, en particulier lecture des cartes géologiques.
• Physique : notions de base en mécanique des fluides, en thermodynamique et en chimie.
• Mathématiques : équations différentielles et aux dérivées partielles, algèbre linéaire, tenseur, analyse numérique pour la résolution des problèmes aux dérivées partielles.

Modalités d'évaluation : Le contrôle des connaissances est effectué par le biais d'un projet traité en binôme par les élèves portant sur une étude appliquée inspirée d'une situation réelle. Ce projet est présenté aux élèves à l'occasion d'une séance de cours. Il est demandé le plus grand soin dans la rédaction du rapport qui doit être considéré comme un document de bureau d'études et non comme un devoir d'élève.

Dernière mise à jour : dimanche 12 décembre 2010