Séminaire Marine Dangeard (laboratoire METIS, S.U.)

Développement d'une approche «time-lapse» des méthodes sismiques pour l'hydrogéophysique et la compréhension de la dynamique des hydrosystèmes

La caractérisation et la compréhension des hydrosystèmes font partie intégrante de l’étude de la « Zone Critique » (ZC). Elles représentent un enjeu important pour la gestion et la protection des ressources en eaux de surface et en eaux souterraines. La géophysique et l’hydrogéophysique font partie des outils d’étude de cette fraction de la ZC et des processus qu’elle referme. Les méthodes sismiques de subsurface sont proposées afin de l’imager pour en définir la géométrie et la nature de ses compartiments. Comme la sismique repose sur les paramètres mécaniques du milieu, le signal mesuré est également influencé par la teneur en eau : son analyse permet donc d’en décrire la variation spatiale. L’application « time-lapse » de cette approche est proposée ici afin de suivre les variations temporelles de contenu en eau des hydrosystèmes étudiés. Une chaîne de traitements basée sur une étude statistique est développée afin de s’assurer de la significativité des variations temporelles des données par rapport aux erreurs de mesures. On démontre que lorsque les variations « time-lapse » sont supérieures aux erreurs estimées, elles reflètent les comportements hydrologiques des structures identifiées et apportent de nouvelles informations sur leur dynamique. Quantifier ces résultats par inversion des données sismiques acquises à chaque pas de temps n’est cependant pas évident, même en connaissance des erreurs de mesures, notamment par manque d’information a priori. Dans ces cas, les incertitudes a posteriori peuvent s’avérer trop élevées pour pouvoir comparer les variations temporelles des paramètres inversés. Toutefois, lorsque la zone d’étude est particulièrement bien contrainte, une inversion méticuleuse à chaque pas de temps des données estimées comme significatives par notre approche, est possible. Dans ce cas, on propose une méthode d’interpolation de la profondeur de la zone saturée au voisinage de niveaux piézométriques connus, à partir des images sismiques. Ces informations peuvent ensuite être utilisées afin de contraindre la modélisation hydrodynamique en proposant : (i) une définition « haute résolution » de la géométrie des compartiments hydrogéologiques et de leur faciès et (ii) de nouvelles conditions aux bords et initiales.