SMD

outil de monitoring des eaux souterraines pour le suivi des intrusions salines

SMD

Go back

Go back

Download the practice

Personne. encharge de la pratique innovante :

Denis NEYENS – denis.neyens@imageau.eu

SMD (subsurface monitoring device) est un outil de suivi en continu des intrusions salines dans les nappes souterraines. La pratique a été développée par imaGeau et c’est une solution intégrée qui va de la collecte de données sur une colonne d’eau au traitement et l’analyse/interprétation via plate-forme spécifique. L’objectif visé par cette pratique est d’instrumenter et collecter de la donnée sur la problématique d’intrusion saline.

SMD

Plus précisément cette pratique permet de mesurer indirectement la salinité de l’eau sur toute la hauteur de l’aquifère. La pratique permet d’avoir une diagraphie (profil vertical), de manière autonome et répétée, à l’aide d’un câble avec des électrodes positionnées. En surface, un boitier d’acquisition autonome, alimenté par batterie ou panneaux solaires et piloté par un PC équipé d’un modem GPRS permet d’envoyer les fichiers de données sur les serveurs d’imaGeau. Le système d’acquisition permet aussi d’injecter un courant électrique entre deux électrodes et mesurer une différence de potentiel.

Les utilisateurs de cette pratique innovante sont les collectivités, les organismes publics, les organismes de recherche (BRGM, DELTARES), et parfois les producteurs d’eau potable.

Cette pratique a été développée dans un contexte problématique de biseau salé, et de manque de connaissances des systèmes aquifères. Elle permet ainsi de répondre aux enjeux de qualité, quantité de la ressource en eau, et son impact sur les secteurs économiques dépendants de l’exploitation d’un système aquifère.

Entité responsable

ImaGeau est une filiale du groupe SAUR, dotée d’une double expertise environnementale et numérique, qui développe depuis 2009 des capteurs, des études et une application WEB, EMI, permettant aux acteurs du cycle de l’eau de mettre en œuvre des pratiques durables de gestion et d’exploitation de la ressource en eau.

Les missions portées par imaGeau sont : 

  • Mettre le numérique et l’intelligence artificielle au service de la préservation de la ressource en eau ;
  • Faciliter la compréhension et le partage des enjeux liés à la ressource en eau ;
  • Favoriser l’adoption de pratiques de gestion et d’exploitation des ressources en eau adaptées au changement climatique ;
  • Concilier l’équilibre entre bénéfice environnemental, rentabilité et épanouissement des collaborateurs.

Explication détaillée

Le SMD est constitué de deux parties distinctes : (i) la flûte électrique, et (ii) le système d’acquisition.

La flûte électrique est la partie sonde en forage. C’est un chapelet d’électrodes en cupro-aluminium, très résistant à la corrosion, et qui permet de réaliser des mesures de résistivité. Un à plusieurs capteurs de Pression et de Température sont également intégrés au câble électrique installé dans le piézomètre.

smd Electric flute

Le système d’acquisition est composé de :

  • Un ordinateur de faible consommation sur lequel un logiciel propriétaire gère l’acquisition des mesures, les processus des taches, la communication distante (pour envoi de fichiers et prise de contrôle à distance) ;
  • Des cartes électroniques pour chaque électrode en puits ;
  • Une alimentation qui aussi le rôle de source d’injection de courant électrique DC pour les mesures électriques.
smd

Le principe de mesure est le suivant : Le logiciel d’acquisition gère l’alimentation d’injection et les cartes électroniques permettant d’injecter un courant électrique connu entre deux électrodes (A et B) et de mesurer la différence de potentiel induit entre deux autres électrodes (M et N). Au travers de la loi d’Ohm, la résistivité moyenne du milieu est alors mesurée autour du piézomètre entre ces 4 électrodes. 

smd 5

La répétition de ce procédé sur toute la verticale du piézomètre permet de réaliser un profil de résistivité autour du piézomètre (2). En utilisant l’équation de Waxman-Smits (3) la conductivité électrique de l’eau de l’aquifère est ensuite déduite. Cette opération demande de connaitre le facteur de formation (F) et la conductivité de surface (Cs) qui sont déterminés à l’installation du SMD en utilisant un jeu réduit de diagraphies (gamma ray pour les argiles, résistivité électrique et sonic P-wave velocity pour la porosité). Finalement, un profil de conductivité électrique de l’eau de l’aquifère autour du piézomètre, normalisé en température et corrigé de l’effet de puits, est mesuré à intervalles répétés (4).

Cadre institutionnel

Cette pratique est mis en œuvre dans le cadre de suivi de l’état qualitatif et quantitatif des nappes d’eaux souterraines. Le cadre réglementaire est alors site-dépendant.

Cadre géographique

La pratique est utilisée à l’échelle des systèmes aquifères côtiers, en France et à l’international. La solution a déjà été déployée en France, à la Réunion, aux Pays-Bas, en Israël, au Chili, au Maroc (nappe de Chtoucka).

La pratique est également utilisée pour certains systèmes aquifères continentaux dans des contextes géologiques particuliers, comme en Jordanie où le biseau salé trouve son origine par des strates de Gypse. 

Historique

La majeure partie des développements de cette solution ont été entrepris entre 2010 et 2016 avec pour but d’améliorer le système et d’intégrer d’autres types de capteurs. De 2016 à 2017, la solution est passée en phase d’industrialisation, avec la fabrication de certains éléments en sous-traitance.

Les facteurs clés de la mise en œuvre de cette pratique sont : (i) des sites d’études avec beaucoup de données à disposition, et (ii) des expériences successives qui ont permis d’améliorer la fiabilité de la mesure et sa crédibilité afin de passer en phase d’industrialisation.

Les obstacles rencontrés sont que au début du développement de la solution, celle-ci n’était pas équipée d’une plate-forme de traitement/analyse des données récoltées, et donc les données étaient souvent inutilisées par les clients par manque de compétences.

D’autre part, imaGeau a été confronté à un problème d’acceptabilité de l’innovation, il a fallu convaincre la communauté des hydrogéologues sur la fiabilité de la solution.

Enfin, pour rendre la solution viable pour des exploitants, il a fallu transformer l’information fournie par les données mesurées in-situ, en volumes d’eau exploitable par des producteurs AEP.

Preuve des avantages

Les avantages à utiliser cette pratique sont : (i) l’absence d’électronique immergée en forage, (ii) une maintenance limitée, (iii) un système dotée d’une importante longévité, et (iv) un système totalement autonome et contrôlable à distance.

L’autre avantage à utiliser cette technique est que, grâce au courant électrique, on limite l’« effet puit » car la mesure est étendue autour du forage (de l’ordre de 60 cm, suivant l’espacement des électrodes).

Les résultats liés à différentes études où cette solution a été déployée ont été publiés dans des articles internationaux et des conférences (SWIMM, IAH). La solution a également fait l’objet d’un dépôt de brevet.

Potentiel de reproduction dans la région SUDOE

La pratique présente un potentiel de production assez fort, car globalement déployable sur tout type de système aquifère côtier (ou continental avec formation géologiques de type Gypses) soumis à des problématiques de biseau salé.

Deux personnes travaillent à temps partiel (temps dédié suivant le type de projet) sur le développement et la maintenance de la pratique. La mission consiste maintenant à tester les systèmes, les installer, les suivre et réaliser la maintenance soit à distance, soit sur le terrain.

Perspectives d’évolution

Une première perspective d’évolution à long terme de la solution est l’adaptation de la technologie à différentes problématiques, comme par exemple utiliser cette technique pour réaliser de l’acquisition croisée aussi appelée « tomographie entre puits » pour suivre les pollutions en hydrocarbure, les zones de glissements de terrain, les zones de stockage de CO2, etc. Une autre perspective concerne la prédiction du risque de biseau salé sur le pourtour méditerranéen, à base de données recueillies par la solution, et le couplage de modèles physique et de modèles d’intelligence artificielle.

Points-clés de la méthode innovante

  • Suivi des intrusions salines
  • Déployable pour les aquifères côtiers et continentaux
  • Solution autonome, plug and play
  • Transmission de données et interface de traitement et d’analyse des données

Remerciements

La pratique innovante a été suggérée par Olivier DEPRAZ (imaGeau) et Denis NEYENS (imaGeau) a participé à l’entretien.

References

Bellot, J-P., Neyens, D., Pezard, P., Depraz, O., Barry, S., De Mezzo, B., Henry, G., Depraz, L., Baqué, L. (2012). A new downhole, real time and near field hydrogeophysical observatory of groundwater quality. Near Surface Geosciences – 18th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics Paris, France, 3-5 septembre 2012.

Baïsset, M., Neyens, D. (2018). High frequency saltwater intrusion monitoring using borehole geophysical tools (SMD). 25th salt water intrusion meeting, 17-22 june 2018, Gdansk, Poland.

Tal, A., Weinstein, Y., Baïsset, M., Golan, A., Yechieli, Y. (2019). High resolution monitoring of seawater intrusion in a multi-aquifer system-implementation of a new downhole geophysical tool. Water, 11, 1877, doi:10.3390/w11091877

INTERNET REFERENCES:

imaGeau : https://imageau.eu/

aquifer
news

En savoir plus sur les actualités liées au projet Aquifer et sur la gestion des aquifères

aquifer news

Description et objectifs du projet

La communauté scientifique recommande une amélioration substantielle de la connaissance des aquifères, la mise en place de réseaux de surveillance fiables et une plus grande implication de l'administration et des usagers pour parvenir à une gestion durable des...

lire plus

Informations sur le projet

La Communauté des usagers de l'eau du delta du Llobregat a conçu des bassins de recharge à Molins de Rei pour recharger l'aquifère du Baix Llobregat. Vue d'un des bassins de rechargement pendant la phase de test La Communauté des usagers de l'eau du delta du Llobregat...

lire plus

PROPOSER UNE
PRATIQUE INNOVANTE

Vous êtes responsable d'une pratique innovante en matière de gestion des aquifères et vous souhaitez la référencer sur la plateforme Aquifer ?

Remplissez le formulaire et proposez votre pratique aux partenaires du projet Aquifer.

LE E-BOOK

Aquifer offre une gamme de pratiques innovantes en matière de gestion de l’eau. Vous pouvez télécharger toutes nos fiches d’information ici.

E-BOOK DES PRATIQUES INNOVANTES

DOCUMENTATION

Pour aller plus loin sur les informations liées à la gestion des aquifères