[Soutenance de thèse] 04/11/2024 – Quentin Didier : « Caractérisation de milieux naturels à l’échelle macroscopique par approches ondulatoires mécanique et électromagnétique. » (UMR EMMAH)

Quentin Didier soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés « Caractérisation de milieux naturels à l’échelle macroscopique par approches ondulatoires mécanique et électromagnétique. Application à l’étude de l’impact de la teneur en eau sur les caractéristiques physiques d’un milieu hétérogène »

Laboratoire

UMR 1114 EMMAH – Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agrohydrosystèmes

Composition du jury de soutenance

Mme GAELLE MESGOUEZ	Avignon Université	Directrice de thèse
M. ROMAIN BROSSIER	Université Grenoble Alpes	Rapporteur
Mme AMELIE LITMAN	Aix-Marseille Université	Rapporteure
M. SLIMANE ARHAB	Avignon Université	Co-encadrant de thèse
M. JEAN-FRANCOIS SEMBLAT	ENSTA-ParisTech	Examinateur
M. MOHAMMED SERHIR	Centrale-Supélec	Examinateur
M. DOMINIQUE LESSELIER	Centrale-Supélec	Examinateur

Résumé

La connaissance de la structure et de la composition du sous-sol est un enjeu crucial pour les prochaines décennies. En effet, le changement climatique entraîne de nombreuses sécheresses pouvant affecter l’approvisionnement en eau des populations. Pour une meilleure identification de cette ressource, il est par conséquent important de développer des méthodes géophysiques non destructives capables d’estimer avec précision le volume et la répartition de l’eau souterraine. Ces méthodes doivent être capable de discerner l’eau des autres formes d’hétérogénéités du sous-sol. Cette thèse porte sur l’étude de différentes approches permettant la reconstruction des propriétés physiques de la proche surface en utilisant des données géophysiques. Les algorithmes d’optimisation locale ont été identifiés comme étant les plus adaptés pour cet objectif. L’algorithme de Gauss-Newton a été retenu car il offre un très bon compromis entre performance et simplicité de mise en œuvre. Sa robustesse au bruit et son pouvoir de résolution spatiale ont également été testés dans le contexte d’une inversion de données expérimentales micro ondes. Ce travail doctoral aborde tout particulièrement l’intérêt de combiner entre elles des données géophysiques électromagnétiques et mécaniques. Ces deux types de mesures apportent des informations complémentaires, car leurs sensibilités aux propriétés du sol sont distinctes. Les données mécaniques, par exemple, sont principalement influencées par la porosité du sol, tandis que les données électromagnétiques réagissent davantage à la saturation en eau. Inverser conjointement ces données permet d’améliorer la précision des reconstructions, en tirant parti des forces spécifiques à chaque méthode pour combler les lacunes de l’autre. Dans cette étude, une attention particulière a été accordée à l’intégration de relations pétrophysiques dans les algorithmes d’inversion. Cette contrainte introduit une corrélation entre les différents paramètres géophysiques pour améliorer la qualité des reconstructions, mais aussi pour accéder directement à la porosité et à la saturation en eau. Dans ce cadre, différentes stratégies d’inversion ont été testées et comparées entre elles pour définir la plus appropriée en vue d’une application sur des données terrain.

Mots-clés : milieux hétérogènes, caractérisation, problèmes inverses, ondes mécaniques, ondes électromagnétiques, sols rocheux et agricoles