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AVERTISSEMENT



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LIENS




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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
École Nationale Supérieure de Géologie de Nancy
LAboratoire Environnement, Géomécanique & Ouvrages

Ecole doctorale RP2E

THÈSE

présentée à l'Institut National Polytechnique de Lorraine en vue de
l'obtention du grade de
DOCTEUR DE L'I.N.P.L.
Spécialité : Génie Civil - Hydrosystèmes - Géotechnique
par
Jon Mainhagu


Transport de fluides miscibles à propriétés
physiques variables en cellule Hele-Shaw
Comparaisons entre simulations numériques et
mesures par LIF.

erSoutenance le 1 Juillet 2009

Membres du jury :
Président du jury : LEMOINE Fabrice
Rapporteurs : ACKERER Philippe
MOJTABI Abdelkader
Examinateur : YOUNES Anis
Directeur de thèse : BUÈS Michel
Co- OLTEAN Constantin
Invité : GOLFIER Fabrice 2



























à mon père

3 4
















Je tiens à remercier mon directeur de thèse, Michel Buès ainsi que mon co-
directeur, Constantin Oltéan. Je souhaite également remercier Farimah Masrouri
directrice du LAEGO, qui m’a accueilli durant mes travaux de thèse.
Je remercie également Fabrice Lemoine pour avoir accepter de présider mon
jury de thèse, ainsi que Messieurs Ackerer, Mojtabi et Younes pour avoir accepté la
responsabilité de membre du jury.
J’aimerais également exprimer ma gratitude à Fabrice Golfier pour m’avoir
soutenu et encouragé tout le long. Dana, Radu, Benoit, Estelle, Antoine, Sébastien
et Audrey, que je remercie chaleureusement pour leur accueil.
Je remercie également Eric Lefevre pour sa collaboration et son soutien.
Enfin, je souhaite remercier de manière générale le groupe de doctorants (et
autres) du LAEGO avec qui j’ai passé ces années et avec qui j’ai tissé des liens
d’amitié.

Pour finir je remercie ma mère et ma sœur pour leurs encouragements et leur
soutien durant ces longues années.
5 6








TABLE DES MATIERES
7 8
TABLE DES MATIERES...................................................................................7  
INTRODUCTION GENERALE........13  
TRANSPORT EN MILIEU POREUX...............................................................19  
1- Transport de polluant dans un milieu poreux................................. 21  
2- Écoulement gravitaire en milieu poreux.......... 22  
2-1 Mesures expérimentales in situ ..................................................................................... 22  
2-2 Mesures expérimentales en laboratoire......... 23  
2-2-1 Méthodes de mesure............................. 24  
2-2-2 Choix du milieu poreux........................... 26  
3- Mesure en cellule de Hele-Shaw....................................................................................... 29  
3-1 Historique de la cellule................................... 29  
3-2 Ecoulement gravitaire en cellule de Hele-Shaw............................ 30  
3-3 Régime de croissance d'écoulement gravitaire............................. 31  
4 Etude d'une injection ponctuelle de solution gravitaire en cellule de Hele-Shaw........ 32  
4-1 Approche analytique...................................................................................................... 32  
4-2 Approche expérimentale 33  
4-3 Comparaison expérimental-numérique.......... 34  
5- Conclusion ......................................................................................................................... 35  
DISPOSITIF EXPERIMENTAL ET TECHNIQUES DE MESURES ................37  
1. Dispositif expérimental...................................................................................................... 39  
1-1 Cellule de Hele-Shaw.... 39  
1-2 Contrôle de l'épaisseur.. 40  
1-3 Planéité des plaques en verre ...................................................................................... 42  
2. Techniques de mesures .................................................................................................... 43  
2-1 Principe général............ 43  
2-1-1 Mise en place de la LIF.......................... 46  
2-1-2 Un traceur possible : la Rhodamine B.... 47  
2-1-3 Dégradation de l’intensité lumineuse au cours du temps....................................... 48  
2-1-4 Stabilité spectrale de la Rhodamine B ................................... 49  
2-2 Tests de configuration ................................... 50  
3- Mise en place du protocole de mesure de champ de concentration ............................ 51  
3-1 Etalonnage à base d'images brutes .............................................................................. 51  
3-1-1 Définition de l'étalonnage....................... 51  
3-1-2 Test du protocole sur un champ de concentration................. 51  
3-2 Etalonnage à base d'images moyennées...... 53  
3-2-1 Nombre optimal d'images moy................................................................... 53  
3-2-2 Test du nouvel étalonnage..................................................... 54  
RESULTAT EXPERIMENTAUX.....................................57  
1- Introduction ........................................................................................ 59  
2- Répétabilité et validation de la méthodologie................................................................. 61  
9

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