Au cours des dernières décennies, la caractérisation fine du sous-sol est devenue un enjeu important car elle permet de réduire l’aléa et la vulnérabilité des projets. L’amélioration des différents outils de modélisation géologique, hydrogéologique, géomécanique, … fait progresser cette caractérisation mais ces outils ont besoin d’une connaissance de plus en plus précise de la distribution spatiale des paramètres physico-chimiques du sous-sol. Ces paramètres peuvent être accessibles de manière indirecte par les méthodes géophysiques suivant différentes dimensions : 1-D pour les diagraphies en forage, 2-D ou 3-D pour les méthodes surface-forage, forage-forage et de surface.
Afin d’estimer ces paramètres, les données géophysiques acquises doivent être transformées. Traditionnellement, cela passe par des méthodes d’inversion qui sont basées sur une approche déterministe en reliant la donnée mesurée à la propriété géophysique. Les résultats sont ensuite interprétés à l’aide de modèles pétrophysiques en termes de paramètres hydro-physico-chimiques recherchés, mais cela se limite la plupart du temps à une approche qualitative (identification d’anomalies géophysiques et interprétations possibles). L’inconvénient d’une telle approche est qu’elle ne permet pas d’intégrer pleinement toute l’information contenue dans les données géophysiques dans les processus de géomodélisation.
Cette intégration peut être grandement améliorée en développant des nouveaux outils d’inversion géophysique permettant l’estimation directe des paramètres physico-chimiques du sous-sol, ce que nous appelons l’imagerie géophysique quantitative. Par exemple, dans le domaine environnemental, la polarisation induite (PI) est une méthode géophysique non intrusive qui est sensible aux contaminant de type NAPL présent dans le sol ainsi que les processus d'assainissement du sous-sol. Cette étude présente à la fois des expériences de laboratoire permettant de caractériser l’impact des polluants sur les signaux de polarisation induite ainsi qu’un code numérique avancé simulant l'écoulement des DNAPL et la résistivité électrique complexe. Le modèle a été validé par rapport aux résultats IP existants et aux mesures d'images qui ont été effectuées précédemment dans une série d'expériences en bassin 2D. La modélisation de l'écoulement multiphasique dans les milieux poreux est couplée à la modélisation du courant électrique pour simuler le processus de migration des DNAPL et la réponse IP associée. Cela permet d'obtenir une vision plus large de la contamination dans l'espace et dans le temps par rapport aux mesures de surface et de forage, en particulier lorsque les résultats sont étayés par des mesures sur le terrain ou des expériences en laboratoire. Les simulations sont développées en 3D et réalisées dans COMSOL Multiphysics®. Les simulations utilisant les relations pétrophysiques pour la résistivité en phase et en quadrature et les résultats des expériences sont parfaitement cohérents dans les parties du réservoir où la saturation en DNAPL est relativement faible (c'est-à-dire en particulier dans le cône de dépression dans le scénario de pompage).