FR :

Des simulations numériques de l’écoulement de l’eau souterraine et du transport de masse ont été réalisées pour étudier l’influence des fractures présentes dans un massif rocheux sur l’écoulement souterrain autour de dépôts miniers entreposés dans une mine à ciel ouvert. Les simulations de l’écoulement et du transport de contaminants ont été effectuées à l’aide du modèle numérique HydroGeosphere. Les analyses présentées ici ont été réalisées en deux dimensions. Les simulations incluent la zone non saturée et utilisent les propriétés des matériaux obtenues expérimentalement. Elles considèrent différentes conditions aux limites. Les effets des propriétés hydrogéologiques des matériaux (c.a.d la courbe de rétention d’eau et la fonction de conductivité hydraulique), des caractéristiques du réseau de fractures (fractures verticales seulement, réseau de fractures orthogonales) et de la perméabilité des fractures ont été étudiés. Les simulations montrent que l’écoulement de l’eau et le transport de contaminants sont fortement affectés par le type de dépôts placés dans la fosse (stériles miniers ou rejets de concentrateurs), la nature des conditions initiales et aux limites imposées et la fracturation du massif rocheux avoisinant. La présence de fractures perméables cause une migration plus rapide des contaminants provenant des rejets et le panache de contamination peut alors atteindre des distances plus élevées, ce qui peut augmenter le risque de contamination des eaux souterraines ou des eaux de surface. La perméabilité de fractures du massif rocheux autour d’une fosse de rejets miniers devrait donc être caractérisée pour améliorer la prédiction de la migration de contaminants à partir de la fosse.

EN :

Produced mining wastes can be placed in open pits or underground excavations. The adjacent rock mass is often fractured and the discontinuities may control the flow of water and transport of contaminants from the wastes. Numerical simulations have been carried out to assess the influence of joints on underground flow and mass transport in and around a surface mine opening. The influence of a regional hydraulic gradient was also analyzed. To conduct these investigations, contaminant transport and unsaturated flow modelling was performed using the HydroGeosphere numerical model. Analyses including the vadose zone were conducted by simulating various 2D cases using experimentally obtained material properties and controlled boundary conditions. The effects of material hydrogeological properties (i.e., the water retention curve and hydraulic conductivity function), fracture network characteristics and joint conductivity were also investigated. The simulations show that water flow and contaminant transport are significantly affected by the type of filling material (tailings or waste rock material), the nature of initial and boundary conditions and the degree of rock mass fracture (vertical fractures or an orthogonal fracture network). Fractures significantly influence the water flow network and contaminant concentrations. In fact, the presence of joints induces a more rapid migration of contaminants from mining wastes, and the contaminant plume can reach greater distances that can increase the risk of surface and ground water contamination. The effect of the regional hydraulic gradient can be additional to that of the fracture network. Thus, the level of fracture of the rock mass must be characterized to better predict contaminant migration from open pits.

EN :

In this work we present a case study of the multi-scale calibration and validation of MHYDAS-Erosion applied to a Mediterranean vineyard. The calibration was performed using expert knowledge in linking physical parameters to land uses with the automatic parameter estimation software PEST. MHYDAS-Erosion was calibrated and validated using spatially distributed observations on total discharge and soil loss. Calibration has been performed within six rainfall events; both hydrological and erosion parameters were calibrated using RMSE, R² and the modified version of the Nash-Sutcliffe model efficiency criteria. Calibration results indicate there was good agreement between simulated and observed total discharge and total soil loss at the seven observation points (modified Nash-Sutcliffe efficiency (mNSE) ranging between 0.89 and 0.95). Acceptable results were obtained in terms of parameter values, identification of their physical meaning and coherence. However, some limitations were also identified, and could be remedied in more detailed studies involving (i) spatially-distributed rainfall on the catchment, (ii) a description of groundwater exfiltration and (iii) spatially-distributed properties of the ditches over the catchment. Validation results were quite satisfactory for three of the four validation events. The results from this case study suggest that MHYDAS-Erosion may need a specific calibration when applied to another catchment, but once it is calibrated, it could be used for multi-scale soil loss forecasting.

FR :

Ce travail présente une étude de cas qui traite du calage et de la validation multiéchelle du modèle MHYDAS-Erosion appliqué au bassin versant de Roujan, en France, occupé principalement par des vignobles. Pour le calage, les valeurs des paramètres touchant les cultures ont été estimées à partir des connaissances d’experts et du logiciel d’estimation des paramètres PEST. Des mesures de débits en rivière et de pertes de sol ont ensuite servi à caler le modèle. Six événements ont servi à effectuer le calage du modèle, et quatre ont été utilisés pour valider ce calage. L’intégrité physique des valeurs des paramètres a été respectée. Les résultats du calage indiquent que le modèle est très fidèle aux données observées pour sept points de contrôle distribués sur le bassin versant de Roujan. Les résultats de validation de MHYDAS-Erosion sur le bassin versant de Roujan sont acceptables pour trois des quatre événements choisis. Quelques éléments dans la procédure de calage du modèle pourraient être améliorés au cours d’études subséquentes. Notamment, nous avons constaté que les précipitations varient beaucoup dans le bassin versant de Roujan, et qu’il serait important de considérer cette variation spatiale pour des applications futures du modèle. Aussi, comme les écoulements hypodermiques représentent une grande partie du débit à l’exutoire du bassin versant pour certains événements, il serait préférable de spatialiser les propriétés du réseau de fossés de drainage plutôt que de les considérer uniformes sur l’ensemble du bassin, comme dans la présente étude. L’utilisation du modèle MHYDAS-Erosion sur un autre bassin versant nécessiterait un calage préalable de la valeur des paramètres. Une fois calé, le modèle permettrait d’estimer les pertes de sol pour différents secteurs du bassin versant. Il pourrait aussi servir à tester des scénarios de pratique de gestion bénéfique.

EN :

The characteristics of greywater generated in two rural areas (“Barkoundba” and “Kologoudiessé”) located in the Sahelian region in Burkina Faso were assessed through observations in selected concessions, sample collection and laboratory analyses. The study aimed at characterizing the qualitative and quantitative characteristics of greywater in order to evaluate its reuse potential for gardening in rural areas. The results showed that greywater is generated from 3 to 4 main sources with average daily productions of 8 ± 1 L•capita^‑1•d^‑1 in “Barkoundba” and 13 ± 3 L•capita^‑1•d^‑1 in Kologoudiessé”. Despite these low rates, the average quantity of greywater production varied from 67 to 344 L•concession^‑1•d^‑1 during the dry season. This greywater can be collected to provide additional water for irrigation in home gardens of size varying from 10 to 43 m². Shower activity is the major contributor of greywater with up to 56% in “Barkoundba” and 70% in “Kologoudiessé”. The qualitative assessment of the greywater streams showed that every source is contaminated with chemicals and microbial pollutants at levels not suitable for direct reuse in agriculture. Therefore, it is recommended to treat the greywater before its use for irrigation purposes. Based on World Health Organization (WHO) reuse guidelines, the treatment system should be able to remove bacteria by more than 2 log units and 4 log units if restricted and unrestricted irrigation are considered respectively. Since shower greywater is directly poured onto the ground, the treatment unit should be adapted to the shower room to allow shower greywater collection, in order to collect the required quantities for gardening. A slanted soil treatment system could be investigated. Hazards of a direct reuse are discussed for soils, plants and human health on the basis of the various qualitative parameters. However, an accurate risk assessment would require further investigations with the evaluation of the interannual variability of greywater quality.

FR :

Les caractéristiques des eaux grises produites dans deux localités rurales (« Barkoundba » et « Kologoudiessé ») situées en zone sahélienne au Burkina Faso ont été évaluées à travers des observations dans des concessions sélectionnées, des échantillonnages et des analyses de laboratoire. L'étude visait à déterminer les caractéristiques qualitatives et quantitatives des eaux grises afin d'évaluer leur potentiel de réutilisation en agriculture en milieu rural. Les résultats ont montré que les eaux grises sont produites à partir de trois à quatre sources principales avec des productions moyennes de 8 ± 1 L•habitant^‑1•j^‑1 à « Barkoundba » et 13 ± 3 L•habitant^‑1•j^‑1 à « Kologoudiessé ». Malgré ces faibles taux, la quantité moyenne d’eaux grises produites a varié entre 67 et 344 L•concession^‑1•j^‑1 pendant la saison sèche. Ces eaux grises peuvent être collectées pour l'irrigation de jardins familiaux de taille variant entre 10 et 43 m². La douche produit plus d’eaux grises avec des contributions de 56 % à « Barkoundba » et 70 % à « Kologoudiessé ». L'évaluation qualitative a montré que toutes les eaux sont contaminées par des polluants chimiques et microbiens à des niveaux ne permettant pas leur réutilisation directe en agriculture. C’est pourquoi il est recommandé de les traiter avant leur réutilisation. Sur la base des directives de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), le système de traitement doit pouvoir éliminer plus de deux à quatre unités logarithmiques de bactéries selon que l’irrigation est restrictive ou non restrictive, respectivement. Comme les eaux grises des douches sont directement déversées sur le sol, l'unité de traitement devrait être reliée à la douche pour permettre la collecte et récupérer les quantités requises pour le jardinage. Un système de traitement « Slanted Soil » pourrait être envisagé. Les dangers d’une réutilisation directe pour les sols, les plantes et la santé humaine ont été discutés sur la base des multiples paramètres qualitatifs mesurés. Cependant, des mesures complémentaires, et notamment l’évaluation de la variabilité interannuelle de la qualité des eaux grises, seraient nécessaires dans la perspective d’une étude de risques.

FR :

Dans la région méditerranéenne, l’ampleur des inondations passées ainsi que les prévisions d’une augmentation de leur fréquence imposent une prise en considération du risque d’inondation par les aménagistes et les décideurs locaux. Dans ce cadre, la détermination des zones susceptibles d’être affectées par les inondations est primordiale pour une meilleure gestion de ce risque.

La méthodologie mise en place dans cet article permet de disposer d’un outil d’évaluation du risque d’inondation à l’échelle du bassin versant. Elle repose sur l’idée que le risque d’inondation est la résultante du facteur aléa (fréquence-intensité physique du phénomène naturel) et du facteur vulnérabilité (sensibilité d’un usage du sol aux dommages d’inondations).

L’évaluation du facteur aléa repose sur la combinaison de deux notions : la récurrence d’une inondation et la submersion résultante. Une modélisation hydraulique permet de suivre l’évolution spatio-temporelle des caractéristiques d’une crue, tandis que l’évaluation de la vulnérabilité se réfère à l’occupation du sol : tout dommage économique direct ou indirect apparait lorsque l'eau inonde au moins une parcelle de terrain.

Appliquée au bassin versant de Tahaddart (nord-ouest du Maroc), l’étude a montré la prédominance d’un aléa inondation élevé alors que la vulnérabilité, plus modérée, est de plus en plus ressentie avec l’expansion que connaît la région en matière d’urbanisme et d’infrastructures. Ainsi, environ 8 % de la superficie du bassin versant est sujette au risque d’inondation; presque la moitié est classée en risque élevé. Une carte de « risque d’inondation » a été produite afin de permettre aux aménagistes et aux autorités locales de proposer des mesures d’atténuation dans les zones susceptibles d’être affectées par les inondations et d’agir plus efficacement en cas de crue.

EN :

In the Mediterranean region, both past and future flood patterns require planners and decision makers to take flood risk into account. Actually, flood frequencies will rise due to climate change. In this context, it is crucial to identify areas potentially at risk in order to set better management practices.

The methodology used in the article can provide a tool for assessing flood risk at the watershed scale. It is based on the idea that the risk of flooding is the result of the hazard factor (physical intensity-frequency of natural phenomenon) and the vulnerability factor (land use sensitivity to flood damages).

Hazard assessment is a combination of the two notions of flood recurrence and submergence. On one hand, hydraulic modeling tracks the spatio-temporal evolution of the flood and on the other hand vulnerability assessment deals with land-use and explains why direct and indirect economic damages occur when water floods a particular area.

The study took place in the Tahaddart watershed (northwestern Morocco). Flood hazard is really high and vulnerability moderate. But the urban areas' extension results in a growing vulnerability and explains how 8% of the watershed is prone to flooding of which half is assessed as high risk. A flood risk map has been produced to help local authorities and planners design mitigation measures and aim at the most pressing areas. They will thus be able to act more efficiently in case of a flood.

FR :

L’élimination d’une solution aqueuse de Noir Eriochrome T (NET), composé organique largement utilisé en industrie textile, a été effectuée par plasma glidarc. Ce procédé d’oxydation avancée (POA) met en jeu les espèces gazeuses actives créées dans la décharge, principalement les radicaux OH°, son dimère H₂O₂ et le peroxynitrite ONOO- (dérivé de l’oxyde nitrique). Ces espèces induisent des propriétés fortement oxydantes qui sont largement employées pour la destruction de déchets organiques. Outre les espèces oxydantes, certains composés issus du radical NO°(HONO et ONOOH) et présents en solution confèrent également au plasma des propriétés acidifiantes qui accélèrent ainsi les réactions d’oxydation. L’étude spectrophotométrique d’une solution de NET (15 µM) exposée à la décharge électrique a permis de révéler qu’aux premiers instants du traitement (t < 3 min), il se forme un composé intermédiaire qui absorbe à λ = 752 nm; la cinétique de décoloration observée présente une loi de variation d’ordre global égal à un avec une constante de vitesse k = 2,11 min^‑1. Après 45 min de traitement, un taux de décoloration de 85,1 % est obtenu. Au bout du même temps, le composé présent initialement en solution à 15 µM se minéralise à 57,3 % avec une constante de vitesse k₁ = 0,0188 min^‑1. L’obtention d’un abattement de 67 % de la demande chimique en oxygène (DCO) avec une constante de vitesse k₂ = 0,0253 min^‑1 permet de confirmer que le composé se dégrade bien sous l’effet de la décharge. Par ailleurs, bien que la cinétique de disparition d’une solution plus concentrée (150 µM) soit plus lente (k₃ = 0,0178 min^‑1), le composé se décolore à 82,0 % et un taux de dégradation de 86,6 % est obtenu après une durée d’exposition de 50 min. Les analyses qualitatives effectuées juste après arrêt de la décharge ont également révélé la présence en solution des ions minéraux issus de la dégradation de la molécule.

EN :

The elimination of an aqueous solution of Eriochrome Black T, an organic compound widely used in the textile industry, was carried out using a gliding arc plasma. This advanced oxidation process (AOP) involves the active gaseous species created in the discharge, mainly OH° radicals, its dimer H2O₂, and peroxynitrite ONOO- (a nitric oxide derivative). These species induce highly oxidizing properties which are widely used for the destruction of organic wastes. In addition to the oxidizing species, some derivatives of the NO radical (HONO and ONOOH) present in solution also confer on the plasma some acidifying properties, which accelerate the oxidation reactions. The spectrophotometric study of an Eriochrome Black T solution exposed to an electric discharge showed that an intermediate compound which absorbs at 750 nm forms at the beginning of the treatment (t < 3 min) with a relevant pseudo first order kinetic rate constant k = 2.11 min^‑1. After 45 min of treatment, a decolouration rate of 85.1% was obtained and the compound initially present in solution at a concentration of 15 μM was mineralized (57.3%) with a rate constant k₁ = 0.0188 min^‑1. The observation of a concurrent 67% decrease in chemical oxygen demand with a rate constant k₂ = 0.0253 min^‑1 confirms the degradation of the compound as a result of the discharge. Although the kinetics of disappearance of a more concentrated solution (150 µM) are slow (k₃ = 0,0178 min^‑1), the compound faded at 82.0% and a degradation of 86.6% was obtained for an exposure time of 50 min. Qualitative analysis performed immediately after the discharge also revealed the presence in solution of mineral ions derived from the degradation of the parent molecule.

FR :

Dans le département de Bongouanou, l’essentiel de l’approvisionnement en eau potable de la population est assuré par les eaux souterraines contenues dans les aquifères de socle des granites et des schistes. Malheureusement, plus de 20 % des forages réalisés sont négatifs, en raison de leur trop faible productivité. Ce travail a donc pour objectif d’améliorer la connaissance de ce type d'aquifère et d’évaluer ses potentialités en eau souterraine. Pour ce faire, des analyses statistiques des paramètres hydrogéologiques de 230 forages réalisés dans le département de Bongouanou ont été effectuées. Cet aquifère bénéficie d’une recharge moyenne annuelle de 145 mm. La moyenne du débit des forages est de 4,34 m³•h^‑1 et la transmissivité moyenne est de 1,5•10^‑4 m²•s^‑1. Les aquifères de socle de la région de Bongouanou sont donc modestement productifs, caractéristique typique des milieux de socle altérés. Les résultats statistiques révèlent que les schistes, qui occupent plus de 80 % du territoire, sont plus productifs que les granites. Généralement, les forages implantés sur les pentes et les fonds de vallée, dans cette région, présentent des débits plus importants que ceux des plateaux. L’influence de l’altération sur la productivité des forages est démontrée. Statistiquement, elle se traduit par une relation apparente entre l’épaisseur des altérites meubles (saprolite) et la productivité. Ainsi, pour des épaisseurs de saprolite inférieures à 15 m (interprétées comme dues à l’absence de l’horizon fissuré perméable sous-jacent) et supérieures à 60 m (interprétées comme dues au fait que le forage recoupe une discontinuité subverticale argilisée), les débits sont très faibles. On observe aussi que ce sont seulement les 30 premiers mètres de l’horizon fissuré, situé juste sous la base des altérites meubles, qui sont les plus perméables, et donc les plus productifs; au-delà de cette limite, la perméabilité diminue sensiblement avec la profondeur. Ainsi, dans cette région, à partir de la surface du sol, les profondeurs optimales les plus productives en eau souterraine sont comprises entre 40 et 70 m pour les granites et 40 à 80 m pour les schistes. Enfin, ce travail permet de proposer un modèle conceptuel de la structure et des propriétés hydrodynamiques des aquifères de socle de cette région de la Côte d’Ivoire.

EN :

In the department of Bongouanou in the Ivory Coast, the potable water supply for the population is mainly assured by groundwater that is continuous in a hard rock aquifer of granite and schist. Unfortunately, more than 20% of bore holes that are drilled prove to be negative, because of their too weak productivity. The objective of this work was to improve the knowledge of this typical aquifer and to estimate its potential as a source of groundwater. To this end, statistical analyses of hydrogeological parameters from 230 drillings realized in the department have been carried out. For an annual average recharge of the aquifer of 145 mm, the average flow of drillings is 4.34 m³•h^‑1 and the average transmissivity is 1.5•10^‑4 m²•s^‑1. The hard rock aquifers of the Bongouanou region are thus modestly productive, as is typical of weathered hard rock. The statistical results reveal that schist, which represents more than 80% of the territory, is more productive than granite. Generally, the drillings that are established on the slope and the bottom of valley in this region yield more important flows than those on the plateau. The influence of weathering on the productivity of drillings is evident from the apparent relationship between the thickness of the weathered material (saprolite) and the productivity of the aquifer. For weathered thicknesses of less than 15 m (indicative of the absence of a permeable fissured horizon) and greater than 60 m (interpreted as an indication that the drill hole intersects a weathered subsurface discontinuity), the flows are very weak. We also observed that the first 30 m of the fissured horizon, situated just underneath the weathered base, are more permeable and thus the most productive; beyond this limit, the permeability diminishes markedly with depth. From the ground surface, the optimal depths that are the most productive of groundwater are found between 40 and 70 m for granite, and between 40 and 80 m for schist. Finally, this work allowed us to propose a conceptual model of the structure and the hydrodynamic properties of the hard rock aquifers in this Ivory Coast region.