Suivi de l’écoulement de l’eau dans un recouvrement minier à grande échelle par intégration combinée de la modélisation hydrogéologique et de la méthode de tomographie de résistivité électrique en time-lapse

Bedoui, Leila (2026). Suivi de l’écoulement de l’eau dans un recouvrement minier à grande échelle par intégration combinée de la modélisation hydrogéologique et de la méthode de tomographie de résistivité électrique en time-lapse. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’exploitation minière génère d’importantes quantités de résidus dont la gestion représente un enjeu environnemental majeur. Ces résidus, entreposés à l’air libre dans des parcs de plusieurs hectares, peuvent produire un drainage minier contaminé au contact de l’eau. Une solution efficace pour limiter cette contamination consiste à recouvrir les résidus d’une couverture minière, dont le rôle est d’empêcher l’eau issue des précipitations de s’infiltrer jusqu’aux résidus. Parmi les recouvrements existants, la couverture à effet de barrière capillaire (CEBC), composée de plusieurs couches aux propriétés hydrogéologiques contrastées favorisant la déviation latérale de l’eau, est particulièrement adaptée au climat humide du Québec. L’évaluation de son efficacité sur le long terme repose sur l’implantation de sondes ponctuelles de teneur en eau et de succion dans les différentes couches du recouvrement. Plus récemment, les méthodes géophysiques, en particulier la tomographie de résistivité électrique en suivi temporel (TL-ERT), offrent une approche complémentaire, non invasive et à plus grande échelle, pour le suivi de la dynamique spatio-temporelle de l’eau dans ce type de structures.

Ce mémoire présente l’application de la méthode TL-ERT pour la surveillance de l’écoulement de l’eau dans une CEBC inclinée multicouches de faible épaisseur installée à l’échelle pilote dans un parc à résidus miniers au Québec. Ce travail de recherche propose en particulier une méthodologie qui intègre la modélisation hydrogéologique dans le traitement des données TL ERT, afin de réduire les incertitudes liées à l’interprétation conventionnelle de ces mesures.

Une étude de faisabilité a d’abord été menée en amont de la campagne de terrain pour optimiser les chances d’avoir des données de bonne qualité, suivie d’une campagne de mesures de huit jours durant laquelle des données TL-ERT ont été acquises en continu avant, pendant et après l’injection d’une durée de 4 heures d’un traceur d’eau saline. Enfin, un modèle hydrogéologique, calibré sur les données de teneur en eau des sondes mises en place au sein du recouvrement, a permis une interprétation plus fiable et précise des résultats qui a ainsi confirmé l’efficacité du recouvrement à dévier l’eau latéralement en bas de pente. Les résultats soulignent la pertinence de l’approche d’interprétation proposée qui constitue une preuve de concept pour évaluer de manière plus précise le comportement hydrogéologique de recouvrements miniers de faible épaisseur présentant un fort contraste de résistivité entre leurs couches.

Titre traduit

Monitoring water flow in a large-scale mine cover system using a combination of hydrogeological modelling and time-lapse electrical resistivity tomography

Résumé traduit

The mining industry is responsible for the generation of substantial quantities of tailings, which poses significant environmental challenges in terms of their management. These tailings, stored in tailings storage facilities covering several hectares, can have the potential to produce contaminated mine drainage when they come into contact with water. A viable solution to the problem of contamination is to cover the tailings with a mine cover system. The purpose of a mine cover system is to prevent rainwater from infiltrating into the tailings. Among the existing covers, the cover with capillary barrier effects (CCBE), composed of several layers with contrasting hydrogeological properties that promote lateral water diversion, is particularly well suited to Quebec's humid climate. The assessment of its long-term effectiveness is based on the installation of punctual sensors to measure water content and suction in the different layers of the cover. In recent years, geophysical methods, particularly time-lapse electrical resistivity tomography (TL-ERT), have emerged as a complementary, non-invasive, and large-scale approach to monitor the spatio-temporal dynamics of water within these structures.

This master thesis presents the implementation of the TL-ERT method for monitoring water flow in a thin, multi-layered, inclined CCBE installed on a pilot scale at a tailings storage facility in Quebec. More specifically, this research proposes a methodology that integrates hydrogeological modelling into the processing of TL-ERT data, with the aim of reducing the uncertainties associated with the conventional interpretation of these measurements.

A feasibility study was first conducted prior to the field campaign to optimise the chances of obtaining good quality data, followed by an eight-day measurement campaign during which TL-ERT data were continuously acquired before, during and after a four hours injection of a saline water tracer. Finally, a hydrogeological model, calibrated using water content data from sensors installed within the CCBE, enabled a more reliable and accurate interpretation of the results which confirmed the effectiveness of the cover system in diverting water laterally downslope. The results highlight the relevance of the proposed interpretation approach and provide proof of concept for a more accurate assessment of the hydrogeological behaviour of thin mine covers characterized by high resistivity contrast between their layers.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire par article présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 129-150).
Mots-clés libres:	résidus miniers, restauration de sites miniers, couverture à effet de barrière capillaire, tomographie de résistivité électrique, écoulement d’eau, modélisation hydrogéologique
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Dimech, Adrien
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Boulanger-Martel, Vincent Sylvain, Karine
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	15 avr. 2026 13:43
Dernière modification:	15 avr. 2026 13:43
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3856

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