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Influence des facteurs climatiques sur la performance de la nappe phréatique surélevée combinée à un recouvrement monocouche

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Lieber, Elodie (2019). Influence des facteurs climatiques sur la performance de la nappe phréatique surélevée combinée à un recouvrement monocouche. Mémoire. Rouyn-Noranda, Université du Québec en Abitbi-Témiscamingue, IRME, 252 p.

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Résumé

Sur un site minier, l’une des infrastructures les plus imposantes et pouvant présenter une problématique environnementale importante est le parc à résidus miniers. Ces résidus, issus du processus de traitement du minerai, peuvent encore contenir une quantité parfois importante de sulfures. La réaction chimique de ces sulfures avec l’eau et l’oxygène est responsable du drainage minier acide (DMA). Il se caractérise par un faible pH et des concentrations en métaux et en sulfates élevés, paramètres nocifs pour l’environnement si celui-ci n’est pas contrôler. Afin de limiter la génération de DMA, il est important, dès le début de vie de l’exploitation minière, d’élaborer un plan de restauration pour le parc à résidus. Les méthodes de restauration ont pour but d’éliminer l’une des trois composantes de l’oxydation des sulfures, soit l’eau, l’oxygène ou les sulfures eux-mêmes. En climat humide, les méthodes de restauration utilisées privilégient l’exclusion de l’oxygène comme la méthode de la nappe phréatique surélevée. Associé à un recouvrement monocouche, cette technique permet de maintenir la nappe phréatique à un niveau optimal permettant aux résidus de demeurer saturés ou proche de la saturation, limitant ainsi l’oxydation des sulfures et la génération de DMA. Cette technique est intrinsèquement dépendante des précipitations qui vont en grande partie être responsable de la fluctuation du niveau de la nappe phréatique au sein du parc à résidus. Les changements climatiques attendus d’ici 2100 vont avoir pour conséquence un changement dans le régime de précipitations. Au Québec, des variations importantes des températures et des précipitations moyennes annuelles ainsi qu’une augmentation de la fréquence et de l’intensité des événements extrêmes sont attendus. L’augmentation des précipitations aurait un impact positif sur le scénario de restauration, alors que les périodes de sécheresse pourraient la rendre inefficace à stopper la génération de DMA.L’objectif de ces travaux est d’étudier la performance à long terme de la méthode de la nappe phréatique surélevée combinée à un recouvrement monocouche dans le contexte des changements climatiques. Cette méthode de restauration doit être mise en place sur les parcs à résidus du site minier Doyon-Westwood (Cadillac, Québec). Afin de tester cette méthode, des cellules de terrain ont été construites sur le site. Un suivi hydrologique et géochimique a été réalisé de 2015 à 2018. Les matériaux utilisés pour la construction des cellules ont été caractérisés au laboratoire en 2015 lors de la construction des cellules afin de déterminer en particulier la conductivité hydraulique saturée et la courbe de rétention d’eau. De nouveaux essais ont été réalisés dans le cadre de cette étude afin de confirmer les résultats obtenus en 2015. Un modèle numérique 1D a été bâti à l’aide du logiciel SEEP/W afin de représenter les cellules de terrain. Le modèle a été calibré en utilisant les données météorologiques de la station de Rouyn-Noranda et en modifiant les propriétés des matériaux afin de reproduire les données de teneurs en eau volumiques obtenus lors du suivi des cellules sur le terrain. Le parc à résidus #2 a par la suite été également simulé numériquement en utilisant l’épaisseur moyenne de résidus Doyon et un recouvrement monocouche d’un mètre de résidus désulfurés Westwood. Afin d’intégrer les changements climatiques, plusieurs modèles climatiques ont été utilisés selon deux scénarios radiatifs (RCP4.5 et RCP8.5). Un total de 18 simulations climatiques a ainsi été obtenu. Dans le cadre de ces travaux, trois scénarios issus de ces simulations ont été utilisés dont un représentant le pire scénario possible pour la méthode de restauration soit une faible augmentation des précipitations combiné à une augmentation importante des températures. Les variables climatiques des trois scénarios climatiques sélectionnés ont été intégrées aux modèles numériques (cellules et parc #2) afin de simuler l’évolution du comportement hydrogéologique de la méthode de restauration de 2020 à 2100. Les différentes simulations réalisées ont démontré l’impact principal des paramètres tel que le niveau de la nappe phréatique et les propriétés des matériaux. L’épaisseur du recouvrement monocouche peut également être optimisé afin d’améliorer le comportement de la méthode de restauration. Lorsque les paramètres de design de la méthode de restauration mentionnés précédemment sont optimisés, la saturation des résidus Doyon qui traduit la bonne performance de la méthode est assurée même dans le cas du pire scénario climatique utilisée. Cette observation a également été faite dans le cas des deux autres scénarios climatiques dont les résultats n’ont pas démontré de différences significatives.

Type de document: Thèse (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Demers, Isabelle
Co-directeurs de mémoire/thèse: Pabst, Thomas
Mots-clés libres: Résidus miniers, Changement climatique, Nappe phréatique surélevée, recouvrement monocouche, modélisation numérique
Divisions: Sciences appliquées > Maîtrise en sciences appliquées
Date de dépôt: 26 sept. 2019 19:58
Dernière modification: 26 sept. 2019 19:58
URI: http://depositum.uqat.ca/id/eprint/840

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