Modélisation Analogique en Hydrologie

Au Laboratoire de Modélisation Analogique en Hydrologie nous développons des expériences d'écoulements en milieux poreux et fracturés et de transport/mélange de solutés, éventuellement réactifs. Les milieux sont des milieux analogues, transparents, qui permettent de mesurer les concentrations de soluté et les vitesses locales des fluides à l'échelle du pore

  1. Dispositifs expérimentaux
  2. Équipement
  3. Projets récents
  4. Publications (2014-2017)

Responsable scientifique:  Yves Méheust

Responsable technique:     Francesco Gomes

Localisation:  Le laboratoire occupe deux salles, l'une au sous-sol du bât. 14B, dédiée aux expériences millifluidique, l'autre au troisième étage du bât. 15, dédiée à la microfluidique.

Dispositifs expérimentaux


Expérience de transport dans un milieu poreux 2D
Des solutés sont transportés pas l'écoulement à travers ces milieux bidimensionnels de dimensions centimétriques (ici il s'agit d'un milieu constitué de grains cylindriques). Le fluide injecté, chargé en soluté (ici, de la fluorescéine), se mélange avec le fluide résident. Nous nous intéressons aux propriétés de ce processus de mélange, et comment il impacte la réactivité lorsque les deux fluides réagissent ensemble ou que le fluide injecté réagit avec la phase solide.

 


Microscope et chambre d'incubation
Le milieu poreux bidimensionnel est ici de taille micrométrique. Il est placé dans une chambre d'incubation dans laquelle la température et l'humiditié sont contrôlées, et visualisé grâce à un microscope inversé. Le milieu est ensemencé avec des bactéries, et le liquide transporte des nutriments. Nous étudions le couplage entre ce transport de nutriments et l'activité des bactéries dans la cellule.

 


Coupe par plan laser d'un panache de fluoroscéine dans un milieu poreux 3D
Dans le dispositif tri-dimensionnel (3D), nous mesurons le champ de concentration d'un soluté transporté par un écoulement permanent à travers un empilement de billes de verre. Le plan laser permet d'illumine une tranche du soluté fluorescent, et d'enregistrer une image de cette coupe 2D du champ de concentration.

Équipement

  • Hotte et paillasses de chimie
  • Tables optiques
  • Caméras CCD et sCMOS
  • Lasers bleus et verts
  • Panneaux d'éclairage à LED
  • Tables à déplacements interfaçables
  • Matériel pour montages optiques (lentilles, filtres, pieds, miroirs)
  • Capteurs de pression
  • Pousses-seringues
  • Contrôleurs de pression
  • Balances interfaçables
  • Hotte et paillasses de chimie
  • Pousses-seringues
  • Contrôleurs de pression
  • Microscope inversé avec chambre d'incubation
  • Loupe binoculaire
  • Caméras sCMOS

Projets récents

  • Lien entre mélange de solutés et réactivité locale dans un écoulement hétérogène
  • Dépendance du mélange de solutés vis-à-vis de la saturation d'un milieu insaturé
  • Suivi du transport d'un soluté salin par mesures électriques
  • Advection chaotique en milieu poreux 3D
  • Couplage entre écoulement hétérogène, mélange de nutriments et activité biologique
  • Écoulements d'émulsions huile-eau en milieux poreux 2D
  • Projet INSU/EC2CO "Dispersion and Mixing in the unsaturated zone" (2012-2014)
  • ANR "Subsurface mixing and reaction" (2014-2017)
  • ERC Consolidator "ReactiveFronts" (2016-2020)
  • Projet Marie-Curie "GeoElectricMixing" (2017)
  • Projet SAD Région Bretagne "CO2seq3D" (2018-2019)
  • ANR "CO2-3D" (2017-2020)
  • CPER (2014-2020)
  • ITN ENIGMA (2017-2021)

Publications (2014-2017)

  • P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, R. Turuban, T. Le Borgne, M. Derrien & Y. Méheust (2014), Mixing and reaction kinetics in porous media: an experimental pore scale quantification, Environ. Sci. Tech. 48, 508-516.
  • J. Jimenez-Martinez , P. de Anna , H. Tabuteau , R. Turuban , T. Le Borgne, & Y. Méheust (2015), Pore-scale mechanisms for the enhancement of mixing in unsaturated porous media and implications for
    chemical reactions, Geophys. Rev. Lett. 42(13), 5316-5324.
  • J. Jiménez-Martínez, T. Le Borgne, H. Tabuteau & Y. Méheust (2017), Analysis of mixing dynamics in unsaturated porous media from photo-bleaching micro-model experiments, Water Resour. Res. 53 (2), 1457-1472.
  • D. Jougnot, J. Jimenez-Martinez, R. Legendre, T. Le Borgne, Y. Méheust, & N. Linde (2018), Impact of small-scale saline tracer heterogeneity on electrical resistivity monitoring in fully and partially saturated porous media: insights from geoelectrical milli-fluidic experiments, Adv. Water Resour., sous presse.
  • R. Turuban, P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust & T. Le Borgne, Dispersion upscaling from a pore scale characterization of Lagrangian velocities, EGU General Assembly, Vienne (Autriche), 7-12 avril 2013: présentation orale.
  • P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, R. Turuban, T. Le Borgne, M. Derrien & Y. Méheust, Mixing and reaction kinetics in porous media: an experimental pore scale quantification, AGU Fall Meeting, 9-13 décembre 2013, San Francisco (USA): poster.
  • R. Turuban, P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust & T. Le Borgne, Mixing upscaling from a 2D pore scale characterization of Lagrangian velocities, AGU Fall Meeting, 9-13 décembre 2013, San Francisco (USA): poster.
  • J. Jiménez-Martínez, P. Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne, Y. Méheust, Pore scale imaging of transport in unsaturated flows, AGU Fall Meeting,9-13 décembre 2013, San Francisco (USA): poster.
  • D. Jougnot, J. Jiménez-Martínez, N. Linde, T. Le Borgne, Y. Méheust, Laboratory-scale electrical resistivity and fluorimetric monitoring of saline tracer tests at partial saturation, RST 2014, 27-31 octobre 2014, Pau (France): poster.
  • Y. Méheust, R. Turuban, J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, H. Tabuteau & T. Le Borgne, Experimental investigation of the link between pore scale velocities, transport and reactivity in porous media, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), décembre 9-13 décembre 2013: présentation orale.
  • J. Jiménez-Martínez, P. Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne, Y. Méheust, Impact of saturation on dispersion and mixing in porous media, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), décembre 15-19 2014: présentation orale.
  • R. Turuban, P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust & T. Le Borgne, Upscaling of mixing in a 2D porous medium from a characterization of pore scale Lagrangian velocities, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), 15-19 décembre 2014: poster.
  • T. Le Borgne, P. de Anna, R. Turuban, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust, T. R. Ginn & M. Dentz, The lamellar structure of reactive mixtures in porous media: Pore scale experimental imaging and upscaling, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), 15-19 décembre 2014: présentation orale.
  • A. Ferrari, J. Jimenez-Martinez, T. Le Borgne, Y. Méheust & I. Lunati, Challenges in modeling unstable two-phase flow experiments in porous micromodels, AGU Fall Meeting, décembre 15-19 2014, San Francisco (USA): présentation orale.
  • J. Jimenez-Martinez , P. de Anna , H. Tabuteau , R. Turuban , T. Le Borgne, & Y. Méheust, Impact of saturation on dispersion and mixing in porous media, 7th International Conference on Porous Media (Interpore), 18-21 mai 2015, Padova (Italie): présentation orale.
  • D. Jougnot, J. Jiménez-Martínez, Y. Méheust, T. Le Borgne, & N. Linde, Impact of saline tracer mixing on upscaled electrical resistivity under partially saturated conditions: Insights from a pore-scale fluorimetry study, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), 14-18 décembre 2015: présentation orale.
  • J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne, Y. Méheust, Confronting Experimental Measurements and Models for (Reactive) Transport and Mixing in Two-Dimensional Porous Media, Computer Methods in Water Resources, Toronto (Canada), 20-24 juin 2016: présentation orale.
  • J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne & Y. Méheust, Pore scale mixing and reactive transport under unsaturated conditions, JMC15, août 2016, Bordeaux (France): présentation orale.
  • J. Jimenez-Martinez, T. Le Borgne, Y. Méheust, Mixing and reactions in multiphase flow through porous media, AGU Fall Meeting, 14-18 décembre 2016, San Francisco (USA): présentation orale.
  • A. Hubert, J. Farasin, H. Tabuteau, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Dynamics of reactive microbial hotspots in concentration gradients, EGU General Assembly 2017, Vienne (Autriche), 3-28 avril 2017: poster.
  • B. Géraud, R. Turuban, J. Heyman, A. Bandopadhyay, U. Ghosh, T. Le Borgne & Y. Méheust, Experimental characterization of mixing dynamics in porous micromodels, Interpores 2017, Rotterdam (Pays-Bas), 8-11 mai 2017: poster.
  • J. Heyman, B. Géraud, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Experimental characterization of fluid stretching in porous micromodels, Interpores 2017, Rotterdam (Pays-Bas), 8-11 mai 2017: présentation orale.
  • D. Jougnot, J. Jimenez-Martinez, R. Legendre, T. Le Borgne, Y. Méheust, & N. Linde, Evolution of the electrical resistivity anisotropy during saline tracer tests: insights from geoelectrical milli-fluidic experiments, AGU Fall Meeting, 11-15 décembre 2017, La Nouvelle-Orléans (USA): poster.
  • A. Hubert, J. Farasin, H. Tabuteau, A. Dufresne, Y. Méheust & T. Le Borgne, Dynamics of Reactive Microbial Hotspots in Concentration Gradient, AGU Fall Meeting, 11-15 décembre 2017, La Nouvelle-Orléans (USA): poster.
  • J. Heyman, R. Turuban, J. Joaquin-Jimenez, D. R. Lester, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Experimental evidence of chaotic mixing at pore scale in 3D porous media, AGU Fall Meeting, 11-15 décembre 2017, La Nouvelle-Orléans (USA): présentation orale.