Three‐dimensional numerical inversion of pneumatic cross‐hole tests in unsaturated fractured tuff: 1. Methodology and borehole effects

Vesselinov, Velimir V.; Neuman, Shlomo P.; Illman, Walter A.

doi:10.1029/2000wr000133

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“…De nombreux auteurs estiment que cette approche ne peut pas caractériser l'hétérogénéité du milieu fracturé, si bien que le concept de SER est beaucoup contesté depuis son apparition en sciences hydrologiques (FREEZE, 1975;SMITH ET FREEZE, 1979a, 1979b. Toutefois, une grande partie des études portant sur la modélisation des aquifères de socle est basée sur ce concept (NEUMAN, 1987;BEAR et al, 1993;VESSELINOV et al, 2001aVESSELINOV et al, , 2001bWELLMAN et POETER, 2005, 2006. L'application du concept de SER dans la présente étude a montré quelques limites.…”

Section: Discussionunclassified

Estimation de la conductivité hydraulique des zones discrètes de réseaux de fractures à partir des charges hydrauliques : application au bassin versant du N’zo (ouest de la Côte d’Ivoire)

Oularé

Kouamé

Saley

et al. 2017

rseau

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Tous droits réservés © Revue des sciences de l 'eau, 2016 Ce document est protégé par la loi sur le droit d'auteur. L'utilisation des services d'Érudit (y compris la reproduction) est assujettie à sa politique d'utilisation que vous pouvez consulter en ligne.https://apropos.erudit.org/fr/usagers/politique-dutilisation/ Cet article est diffusé et préservé par Érudit.Érudit est un consortium interuniversitaire sans but lucratif composé de l'Université de Montréal, l'Université Laval et l'Université du Québec à Montréal. Il a pour mission la promotion et la valorisation de la recherche. RÉSUMÉL'estimation de la conductivité hydraulique d'un aquifère de socle à l'échelle régionale demeure un défi majeur. À cette échelle, les données sont rares, en quantité et en qualité. Cette étude propose une approche d'estimation de la conductivité hydraulique des aquifères de socle à partir de la calibration d'un modèle d'écoulement au moyen des charges hydrauliques. Elle est appliquée au bassin du N'zo couvrant une superficie de 4 300 km 2 . La méthodologie adoptée fait l'hypothèse que la perméabilité de l'aquifère est liée à des fractures verticales, perméables sur 100 m à partir de la surface. Elle fait aussi l'hypothèse que ces fractures peuvent être identifiées sous forme de linéaments et que tous les linéaments sont des fractures et sont perméables. La première étape de cette méthodologie est la cartographie des zones discrètes de perméabilité de l'aquifère. Elles sont identifiées à partir de l'analyse de la densité et l'orientation des « fractures » à l'échelle de mailles de travail. Les fractures sont assimilées aux linéaments cartographiés à partir d'une image radar. Six configurations spatiales de zones discrètes de perméabilité sont générées avec des mailles carrées de 2 à 12 km de côté. La deuxième étape porte sur la construction du modèle numérique d'écoulement à partir des limites extérieures du bassin versant, du MNT (Modèle numérique de terrain), du réseau hydrographique et d'une recharge uniforme. Enfin, la troisième étape consiste à transférer Estimation de la conductivité hydraulique en milieu fracturé 280 chaque configuration de zones discrètes de perméabilité générée au sein du modèle numérique d'écoulement, puis à le calibrer en régime permanent au moyen de charges hydrauliques observées ponctuellement (86 points de mesure). Les résultats indiquent que le modèle optimal de distribution spatiale des zones discrètes de perméabilité est obtenu avec les mailles de 4 km de côté. Les conductivités hydrauliques calculées oscillent entre 1,1 x 10 -6 et 2,4 x 10 -5 m•s -1. Cependant, ces valeurs doivent être prises avec précaution, car l'identification des zones homogènes du réseau de fractures est basée sur l'approche très controversée des linéaments et la calibration est effectuée seulement avec des charges hydrauliques et non avec des flux. Le modèle conceptuel ainsi élaboré pourrait être amélioré en caractérisant l'hétérogénéité de l'aquifère de socle à partir d'autres hypothèses telles que la lithologie et ...

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Section: Discussionunclassified

Estimation de la conductivité hydraulique des zones discrètes de réseaux de fractures à partir des charges hydrauliques : application au bassin versant du N’zo (ouest de la Côte d’Ivoire)

Oularé

Kouamé

Saley

et al. 2017

rseau

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“…Another approach is the pilot point method, which is applied as a parameterization technique for reducing the number of unknown parameters to estimate by evaluating the model parameters only at few key-locations in the aquifer (called pilot points) where the values of the transmissivity can be assessed to fit the hydraulic head measurements via deterministic or stochastic optimization processes [16,36,37,55]. The full spatial field is obtained by geostatistical interpolation (kriging) of the values of the transmissivity at the pilot points by assuming a cross-covariance function.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Image-guided inversion in steady-state hydraulic tomography

Ahmed

Zhou

Jardani

et al. 2015

Advances in Water Resources

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a b s t r a c tIn steady-state hydraulic tomography, the head data recorded during a series of pumping or/and injection tests can be inverted to determine the transmissivity distributions of an aquifer. This inverse problem is usually under-determined and ill-posed. We propose to use structural information inferred from a guiding image to constrain the inversion process. The guiding image can be drawn from soft data sets such as seismic and ground penetrating radar sections or from geological cross-sections inferred from the wells and some geological expertise. The structural information is extracted from the guiding image through some digital image analysis techniques. Then, it is introduced into the inversion process of the head data as a weighted four direction smoothing matrix used in the regularizer. Such smoothing matrix allows applying the smoothing along the structural features. This helps preserving eventual drops in the hydraulic properties. In addition, we apply a procedure called image-guided interpolation. This technique starts with the tomogram obtained from the image-guided inversion and focus this tomogram. These new approaches are applied on four synthetic toy problems. The hydraulic distributions estimated from the image-guided inversion are closer to the true transmissivity model and have higher resolution than those computed from a classical Gauss-Newton method with uniform isotropic smoothing.

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“…Additional elements of the calibration process include geostatistical interpolation of log 10 k and log 10 / via kriging (GSTAT; Pebesma and Wesseling 1998) and a posteriori averaging of pressure at grid nodes along packed-off pressure monitoring intervals. Details of the simulation grid, the airflow equation and its solution can be found in Vesselinov et al (2001a); here we merely mention that the upper boundary condition was set to constant barometric pressure; monitoring intervals in which observed pressure showed a clear influence of atmospheric pressure fluctuations are not considered in the analysis. We parameterize log 10 k and log 10 / geostatistically and estimate their values by inverse calibration at selected pilot points (de Marsily et al 1984).…”

Section: Calibration Of Airflow Modelsmentioning

confidence: 99%

Maximum likelihood Bayesian averaging of airflow models in unsaturated fractured tuff using Occam and variance windows

Morales-Casique

Neuman

Vesselinov

2010

Stoch Environ Res Risk Assess

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We use log permeability and porosity data obtained from single-hole pneumatic packer tests in six boreholes drilled into unsaturated fractured tuff near Superior, Arizona, to postulate, calibrate and compare five alternative variogram models (exponential, exponential with linear drift, power, truncated power based on exponential modes, and truncated power based on Gaussian modes) of these parameters based on four model selection criteria (AIC, AICc, BIC and KIC). Relying primarily on KIC and cross-validation we select the first three of these variogram models and use them to parameterize log air permeability and porosity across the site via kriging in terms of their values at selected pilot points and at some single-hole measurement locations. For each of the three variogram models we estimate log air permeabilities and porosities at the pilot points by calibrating a finite volume pressure simulator against two cross-hole pressure data sets from sixteen boreholes at the site. The traditional Occam's window approach in conjunction with AIC, AICc, BIC and KIC assigns a posterior probability of nearly 1 to the power model. A recently proposed variance window approach does the same when applied in conjunction with AIC, AICc, BIC but spreads the posterior probability more evenly among the three models when used in conjunction with KIC. We compare the abilities of individual models and MLBMA, based on both Occam and variance windows, to predict space-time pressure variations observed during two cross-hole tests other than those employed for calibration. Individual models with the largest posterior probabilities turned out to be the worst or second worst predictors of pressure in both validation cases. Some individual models predicted pressures more accurately than did MLBMA. MLBMA was far superior to any of the individual models in one validation test and second to last in the other validation test in terms of predictive coverage and log scores.

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Three‐dimensional numerical inversion of pneumatic cross‐hole tests in unsaturated fractured tuff: 1. Methodology and borehole effects

Abstract: Abstract.We

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Estimation de la conductivité hydraulique des zones discrètes de réseaux de fractures à partir des charges hydrauliques : application au bassin versant du N’zo (ouest de la Côte d’Ivoire)

Estimation de la conductivité hydraulique des zones discrètes de réseaux de fractures à partir des charges hydrauliques : application au bassin versant du N’zo (ouest de la Côte d’Ivoire)

Image-guided inversion in steady-state hydraulic tomography

Maximum likelihood Bayesian averaging of airflow models in unsaturated fractured tuff using Occam and variance windows

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