Abhatoo - Centre Nationale de Documentation

Les travaux présentés dans le cadre de la thèse d’habilitation à diriger les recherches s'organisent autour des thématiques liées à la Géologie de l'Ingénieur. Elles se déclinent en deux grands domaines : l'étude de la stabilité des versants et les processus d'écoulements dans les sols saturés et non saturés. L'eau comme source vitale est également un facteur déterminant dans l'activité des sociétés humaines : sa présence contribue au développement économique comme elle peut le retarder par son action destructrice que ce soit lors des épisodes pluvieux exceptionnels ou par son action déstabilisatrice au sein des massifs.
Les versants sous contraintes naturelles et/ou anthropiques sont en évolution perpétuelle. La compréhension de cette dynamique, considérée comme une catastrophe par l’Homme, passe par l'analyse et la modélisation des mouvements de terrain en y appliquant une approche pluridisciplinaire (géomorphologie, géologie, hydrogéologie et géotechnique). En bordure littorale, les conséquences de ces mouvements est le recul du trait de côte ; ce qui constitue une préoccupation majeure qui intéresse les scientifiques et les aménageurs. Deux cas de figures sont traités ; les glissements de terrain affectant les versants naturels de la chaîne rifaine (Nord du Maroc), une région qui se distingue par ses caractéristiques géographiques et géologiques très contrastées. Elle est également marquée par de fréquents mouvements de terrain endommageant régulièrement l'habitat, ainsi que le réseau routier et ses infrastructures. La méthode mise en place a abouti à l'identification des facteurs macro-déstabilisateurs et les mécanismes micro-déstabilisateurs à l'origine des instabilités. La seconde application concerne les instabilités affectant les falaises crayeuses et les côtes sableuses de la région "les Hauts de France" dont la conséquence majeure est le recul du trait de côte, bien marqué au niveau des côtes sableuses d'Hardelot. Les travaux menés ont abouti à identifier l’ensemble des facteurs de prédisposition et de déclenchement ainsi que les mécanismes associés qui sont à l'origine des écroulements observés au sein des falaises crayeuses du cap Blanc Nez. Ces résultats ont été confortés aux simulations numériques bidimensionnelles basées à la fois sur la méthode des éléments finis et celle des éléments distincts. A Hardelot-Plage, une méthodologie basée sur deux approches conceptuelles a été appliquée en matière d’aménagement durable du littoral. Cette méthodologie associe à tous les niveaux les SIG. La première approche est consacrée à la mesure de l’évolution du trait de côte des dunes et la seconde méthodologie associe un couplage SIG/ModFlow en développant un modèle adapté aux enjeux. La saturation en eau observée dans la partie sud d’Hardelot est liée à la proximité de la nappe superficielle, ce qui fixe le sable et provoque le dégraissement des dunes du front littoral. Une implication des lentilles de tourbes a également été prouvée.
Les processus d’écoulements dans les sols saturés et non saturés ainsi que l’impact des pressions naturelles et/ou anthropiques sur la qualité des eaux est l’autre volet des travaux présentés. Ainsi, la compréhension des mécanismes de transport hydrique et des solutés dans un milieu poreux non saturé est essentielle pour répondre aux interrogations concernant le devenir des polluants appliqués à la surface du sol. Les approches utilisées sont analytiques, probabilistes et modélisatrices. Les applications concernent en premier lieu la région Nord de la France mais aussi le Nord marocain et le Nord-Ouest algérien. Dans le nord de la France, les concentrations en nitrates mesurées dans la nappe de la craie atteignent ou dépassent "fréquemment" le seuil de potabilité fixé à 50 mg/l par la Directive Européenne transcrite en droit français en 2001. Cet état de fait est la conséquence direct de l’essor de l’agriculture intensive, l’industrialisation ou encore la croissance démographique. Pour remédier à cette situation, plusieurs programmes ont été mis en place : Ferti-mieux dans le domaine de l’agriculture, raccordement aux stations d’épuration et traitement des rejets. L’impact de ces mesures a été évalué dans certains sites (Cambraisis, Béthunois,...) à travers un modèle intégré basé sur le couplage de différents modules permettant d’établir un bilan du cycle de l’azote dans la zone racinaire (Agriflux) et son transit dans la zone non saturée infra-racinaire (VS2DT-WHIUNSAT) jusqu’à la zone saturée (MT3D-MODFLOW). Dans d'autres modèles, les SIG et les réseaux de neurones artificiels (RNA) ont été intégrés. Le rôle important des caractéristiques physiques du milieu dans l’évolution des polluants dans le sous-sol et l’amélioration associée au programme de la fertilisation raisonnée ainsi qu’une dégradation ponctuelle liée aux rejets près des zones urbaines ont été établi.
La contamination des nappes peut également être le résultat de pressions naturelles via l'interaction avec le milieu géologique. La pollution géogénique est un phénomène assez courant lié à la composition chimique des couches géologiques mais aussi aux conditions du milieu. Ainsi, le relargage des éléments (notamment des métaux) dans le milieu se réalise dans des conditions précises d'un point de vue hydrodynamique et physico-chimique. Le dépassement des normes de potabilité de certains éléments comme le sélénium, le nickel ou le fer requiert la nécessité de traitement de l’eau brute avant la distribution. Les études menées ont permis de mieux connaître le contexte géologique et hydrogéologique de la nappe de la craie et de déterminer l’origine des éléments détectés ainsi que l’influence de l’occupation du sol et surtout les conditions du milieu. Ils ont permis de proposer des modes de gestion des captages afin de minimiser les problèmes liés aux fortes concentrations en éléments en s’orientant essentiellement sur le contrôle et la maîtrise des pompages. D'autres travaux, au Maroc et en Algérie ont porté respectivement sur la caractérisation physico-chimique des eaux souterraines et des eaux de surfaces. Ainsi, dans le Nord du Maroc (Rif Central), les intrusions salines d'origine tectoniques contaminent la nappe. La répartition spatiale de la salinité est due à la pente du substratum (charriage tectonique) et au temps de séjour de l'eau dans le milieu. Une cartographique d’aide à la décision a été élaboré en vue de la reconnaissance des zones favorables à l’implantation de nouveaux captages aussi bien agricoles que pour l’alimentation en eau potable. Par ailleurs, les lacs du pourtour méditerranéen, et plus particulièrement ceux de l’Afrique du nord, connaissent une dégradation qualitative et quantitative, résultant de contraintes naturelles (carences des précipitations et écoulements) et anthropiques (prélèvements, rejets). Ainsi, les caractéristiques physico-chimiques des eaux du lac Oubeira dans le nord-ouest algérien ont été étudiées dans les conditions sévères en période de sécheresse.