De : Services publics et Approvisionnement Canada
Le principe de la barrière gelée consiste à faire geler artificiellement l’eau contenue dans les pores du sol. Son gel provoque une diminution de la perméabilité et permet de former une barrière imperméable. Cette barrière prévient la migration des contaminants.
Pour ce faire, un système de tuyauterie constitué de tubes frigorifiques, à l'intérieur desquels circule un réfrigérant comme le dioxyde de carbone liquide, est aménagé dans la zone où la migration doit être limitée. Les tubes sont installés à même des forages réalisés en aval du secteur contaminé, et perpendiculairement à la direction d'écoulement de l'eau souterraine dans le but d'empêcher la migration des contaminants. Ces forages pour le gel des sols sont appelés des thermoprobes ou sondes réfrigérantes.
Ce dispositif permet d'atteindre des températures de -20 à -40 °C dans les conduits. Par conduction thermique, l'eau souterraine présente dans les pores du sol, au pourtour des tubes frigorifiques, gèle sur une épaisseur pouvant atteindre jusqu'à 20 m. L'eau du sol ainsi gelée agit comme barrière et permet de contenir la contamination dissoute. L'installation de ce type de barrière ne requiert pas d'excavation et elle peut s'étendre jusqu'à une profondeur maximale d'environ 300 m. Le gel du sol peut aussi être réalisé à l’aide d’un thermosiphon (un dispositif de transfert de chaleur passif utilisé pour la stabilisation du pergélisol), si les températures ambiantes sont suffisamment froides.
Liens Internet :
Une barrière gelée implique la mise en place de puits et de tuyauterie permettant la circulation de réfrigérant dans les sondes réfrigérantes placées dans le sol afin de faire geler l’eau contenue dans le sol et produire une barrière.
La mise en œuvre d’un tel système peut inclure :
Matériaux et entreposage
Résidus et rejets
La mise en place et l’opération d’une barrière gelée génèrent peu de résidus et de rejets, à l’exception des déblais de forage résultant de la réalisation des puits pour la mise en place de la tuyauterie.
Remarque : Des essais sur le terrain pour mesurer la conductivité hydraulique au niveau de la barrière gelée ainsi que le rayon d'influence des tubes frigorifiques sont nécessaires avant de procéder à l'installation d'une barrière gelée.
Remarques :
Des essais sur le terrain pour mesurer la conductivité hydraulique au niveau de la barrière gelée ainsi que le rayon d'influence des tubes frigorifiques sont nécessaires avant de procéder à l'installation d'une barrière gelée.
La mise en place d’une barrière gelée est possible dans les milieux nordiques, mais demande une bonne alimentation électrique et un suivi constant des températures du sol pour valider l’intégrité de la barrière. Ce type de milieu favorise l’utilisation de thermosiphons de façon passive en raison des températures froides de l’air ambiant. Ces dispositifs ne requièrent pas d’alimentation électrique.
Remarques:
Permet le contrôle de la contamination dissoute seulement.
Pendant l’opération de la barrière, un suivi des températures du sol et des niveaux de la nappe d’eau souterraine est requis, en amont et en position de la barrière. De plus, un suivi de la qualité de l’eau souterraine en aval de la barrière doit aussi être réalisé.
Une maintenance du système, tant qu’il est en activité, et la présence d’une source d’énergie d’appoint en cas de panne électrique, sont aussi recommandées surtout si la contamination est très mobile.
La barrière gelée n'engendre pas de produits secondaires puisque cette technologie permet seulement le contrôle de la migration et non le traitement de la contamination.
Une barrière gelée ne permet pas de traiter l’eau souterraine, mais seulement de limiter sa migration. Ainsi, la contamination dissoute située en amont de la barrière doit être pompée et traitée par un système de captage et de traitement de l’eau souterraine.
Aucune information disponible
La technologie de la barrière gelée a été testée, certifiée et documentée sur le terrain par le « US DOE Innovative Technology » (rapport DOE/EM-0273).
Les sites suivants fournissent des exemples d'application :
Une barrière gelée a été efficace pour le confinement hydraulique de la zone ciblée sur le site d'Oakridge Tennessee (U.S. EPA, 2004). Une fois implanté, l'apport d'électricité nécessaire au maintien de la barrière gelée était d'environ 288 kW/h.
Poussière
Ne s’applique pas
S. O.
Émissions atmosphériques/de vapeur – sources ponctuelles ou cheminées
Émissions atmosphériques/de vapeur – sources non ponctuelles
Air/vapeur – sous-produits
Ruissellement
Eau souterraine – déplacement
S’applique
Modélisation des effets de la barrière requis et surveillance à l’aide de capteurs de pression
Eau souterraine – mobilisation chimique/géochimique
Eau souterraine – sous-produit
Accident/défaillance – dommage aux services publics
Vérification des dossiers et obtention des permis préalables aux travaux de forage, élaboration de procédures de forage et d’intervention d’urgence
Accident/défaillance – fuite ou déversement
Examen des risques, élaboration de plans d’intervention en cas d’accident et d’urgence, surveillance et inspection des conditions dangereuses
Accident/défaillance – incendie/explosion
Autre – gestion de déblais de forage
S’applique pour la gestion de déblais de forages résultant de la réalisation des puits pour la mise en place de la tuyauterie
Fiche rédigée par : Mahaut Ricciardi-Rigault, M.Sc., MCEBR
Mise à jour par : Karine Drouin, M.Sc., Conseil national de recherches
Date de mise à jour : 20 juillet 2018
Dernière mise à jour par : Nathalie Arel, P.Eng., M.Sc., Christian Gosselin, P.Eng., M.Eng. and Sylvain Hains, P.Eng., M.Sc., Golder Associés Ltée
Date de mise à jour : 22 mars 2019
