Reference : The use of a priori information in electrical resistivity tomography for salt water intr...
Dissertations and theses : Master's dissertation
Engineering, computing & technology : Geological, petroleum & mining engineering
http://hdl.handle.net/2268/76557
The use of a priori information in electrical resistivity tomography for salt water intrusion studies at the Belgian coast
English
[fr] L'utilisation de l'information a priori en tomographie de résistivité électrique dans le cadre d'intrusion d'eau salée à la côte belge
Hermans, Thomas mailto [Université de Liège - ULg > Département Argenco : Secteur GEO3 > Géophysique appliquée >]
28-Jun-2010
Université de Liège, ​Liège, ​​Belgique
Master en ingénieur civil des mines et géologue, à finalité approfondie
130
Nguyen, Frédéric mailto
Dassargues, Alain mailto
Brouyère, Serge mailto
Vandenbohede, Alexander
Lebbe, Luc
[en] salt water intrusion ; Belgian coast ; electrical resistivity ; electromagnetic method ; geostatistical constraint ; inversion process ; resolution
[en] Two artificial sea inlets were built in the nature reserve "The Westhoek". Consequently, sea water infiltrated in the dune aquifer filled with fresh water and exploited by a water company.
Due to the presence of a clayey layer with a low hydraulic conductivity, the vertical flow of salt water was stopped, leading to a horizontal flow outside the infiltration ponds. Electrical resistivity tomographies were carried out, in addition to borehole electromagnetic measurements. The latter were used to calculate a vertical variogram, characteristic of the study site. Then, a geostatistical constraint was imposed as a regularization tool to solve the inverse problem, with a covariance matrix based on the variogram. The important points of this type of regularization were first highlighted by several synthetic cases. The main conclusions were that the choice of a homogeneous prior model seemed judicious in this case, whereas the lack of information to determine the horizontal variogram was not a major issue. Inversion results enabled to determine the extension of the salt water plume laterally, in depth, but also in terms of total dissolved solid content (TDS). These observations are in agreement with the hydrogeological situation of the site. A comparison with borehole data showed that the results are much more satisfying than a traditional smoothness constraint used as a regularization tool. Prior information included in the inversion process enabled to improve the resolution, even if traditional image appraisal tools failed to quantify this contribution.
[fr] Deux bras de mer artificiels ont été creusés dans les dunes de la réserve naturelle du Westhoek. Par conséquent, de l'eau de mer s'est infiltrée dans l'aquifère d'eau douce située au sein des dunes et exploitée pour la production d'eau potable. A cause de la présence d'une couche argileuse peu perméable, le mouvement vertical de l'eau salée a été stoppé, entrainant un flux horizontal vers l'extérieur du bassin d'infiltration. Des tomographies électriques ont été réalisées en complément de mesures électromagnétiques en forage. Ces dernières ont été utilisées pour calculer un variogramme vertical caractéristique du site. Ensuite, une contrainte géostatistique a été imposée comme outil de régularisation pour résoudre le problème inverse, par l'intermédiaire de la matrice de covariance basée sur le variogramme. Les points majeurs d'une telle régularisation ont d'abord été mis en évidence par plusieurs cas synthétiques. Il en est ressorti principalement que le choix d'un modèle a priori homogène semblait judicieux dans ce cas et que l'absence d'information sur le variogramme horizontal est un moindre mal. Les résultats d'inversion ont permis de déterminer l'extension du plume d'eau salée que ce soit latéralement, en profondeur ou en termes de contenu solide dissous (TDS). Ces observations sont en accord avec la situation hydrogéologique. Une comparaison avec les données de forage a montré que les résultats sont beaucoup plus satisfaisants qu'une régularisation traditionnelle par lissage du modèle (smoothness constraint). L'information a priori utilisée dans le processus d'inversion a permis d'améliorer la résolution, même si les outils traditionnels d'évaluation de la qualité de l'image ne sont pas capables de quantifier cette contribution.
http://hdl.handle.net/2268/76557

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