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Simulation of Clogging Phenomena in Natural Porous Media

Résumé

The objective of this study is to investigate the modelling of porosity and hydraulic conductivity changes in saturated porous media induced by the biological growth in pore space. Three different relationships between porosity changes and hydraulic conductivity changes as well as microorganism transport were implemented in the three- dimensional model for multi component reactive transport with variable density groundwater flow PHWAT. The model was then validated through data from laboratory sand box experiment found in the literature. Simulations show that the model is able to represent the behaviour of clogged media; however parameter estimation is needed to improve reliability. A brief investigation on bioclogging effects on soil heterogeneities has also been performed; the growth of biomass in the pore spaces seems to reduce permeability differences within the medium and to limit the forming of preferential paths.

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Proximité ontologique
Concepts associés (33)
Espace poreux du sol
L'espace poreux du sol contient les phases liquide et gazeuse du sol, c'est-à-dire tout, sauf la phase solide qui contient principalement des minéraux de différentes tailles ainsi que des composés organiques. Afin de mieux comprendre la porosité, une série d'équations a été utilisée pour exprimer les interactions quantitatives entre les trois phases du sol. Les macropores ou fractures jouent un rôle majeur dans les taux d'infiltration dans de nombreux sols ainsi que dans les modèles d'écoulement préférentiel, la conductivité hydraulique et l'évapotranspiration.
Conductivité hydraulique
La conductivité hydraulique, généralement notée K, est une grandeur qui exprime l'aptitude d'un milieu poreux à laisser passer un fluide sous l'effet d'un gradient de pression. Dans le Système international d'unités elle s'exprime en mètres par seconde (m/s). La conductivité hydraulique est une grandeur qui dépend à la fois des propriétés du milieu poreux où l’écoulement a lieu (granulométrie, forme des grains, répartition et forme des pores, porosité intergranulaire), des propriétés du fluide qui s'écoule (viscosité, densité) et du degré de saturation du milieu poreux.
Porosité
La porosité est l'ensemble des vides (pores) d'un matériau, ces vides sont remplis par des fluides (liquides ou gaz). Les matériaux poreux sont très généralement des solides, mais il existe aussi des liquides poreux. La porosité est aussi une grandeur physique définie comme le rapport entre le volume des vides et le volume total d'un milieu poreux, sa valeur est comprise entre 0 et 1 (ou, en pourcentage, entre 0 et 100 %) : où : est la porosité, le volume des pores, et le volume total du matériau, c'est-à-dire la somme du volume de solide et du volume des pores.
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