Rapport de modélisation

1. INTRODUCTION

CONTEXTE :

Dans le cadre des évaluations sur les applications du logiciel Visual Modflow, nous avons été emmené à constituer des groupes de travail avec pour objectif de réaliser un modèle. Un modèle est un outil d’estimation pour simuler la réalité d’un système hydrologique sous une forme simplifiée.

Pour sa conception  nous avons étudié un système délimité par  deux rivières et contenant un aquifère au sein duquel sont placés 11 piézomètres qui captent les eaux souterraines. Les piézomètres sont implantés dans des alluvions à la base d’une nappe alluviale. Ces alluvions sont constitués de sables et d’argiles.

A l’issue de cette prévision une simulation de pollution est exercée au niveau du dôme au piézomètre Pz5.

Afin de déterminer l’influence du site sur les eaux souterraines, il est nécessaire de délimiter ces secteurs d’études en fonction de plusieurs critères qui vont permettre de déterminer le sens d’écoulement de la nappe ainsi que son fonctionnement au cours d’un temps donnée.

Les observations piézométriques indiquent qu’à l’échelle du secteur d’étude, l’écoulement de la nappe à lieu globalement en deux directions à partir du dôme.

OBJECTIF

Le but de ces travaux est de consolider nos acquis sur l’utilisation du logiciel Visual Modflow par la réalisation d’un modèle numérique en:

• Simulant la géométrie du système ;
• Simulant l’évolution du polluant au niveau du système ;
• Faisant le bilan (global et partiel) du système.

1. REALISATION DU MODELE HYDROGEOLOGIQUE

MODELE CONCEPTUEL

• Pour l’écoulement:

• Nous avons  un système aquifère délimité par deux rivières régissant les écoulements latéraux. Le type d’écoulement est radial ; en effet, il se fait à partir du dôme qui constitue une ligne de partage des eaux. Ces dernières s’écoulent dans les deux sens (vers l’Est et vers l’Ouest).
• En ce qui concerne notre système : nous avons une formation de sable et d’argile en fonction de la conductivité hydraulique imposée qui varie de 2.10-4 à 10-8 ce qui est caractéristique d’un système monocouche traduisant un aquifère libre.
• Conditions aux limites : Nous avons une condition mixte (h et F imposés).
• Le régime de la nappe est permanent car toute modification apportée en un point du système a des répercussions sur l’ensemble des points du système ce qui fait qu’on pas de perte au niveau de l’aquifère.
• Le système est discrétisé en cellules de 250 m de côté, soit 29 colonnes et 21 lignes. Le nombre total de cellules est donc de 140000. Les mailles sont carrées et la fonction de maillage a été faite par rapport à la surface de notre système.
• Dans ce système nous avons un domaine géométriquement rectangulaire avec une distance en abscisse 5000m, ordonnée 7000m et pour les limites de la nappe  Z mur =50m, Z toit = 140. Au niveau des deux rivières la limite de la riviere1 est de h1=78m et pour la riviere2 est de h2=72m.

[pic 1]

[pic 2][pic 3]

• Pour le transport de contaminant:

[pic 4][pic 5]

Nous avons simulé un transport de contaminant au départ de Pz5 (au niveau du dôme) vers le Pz9 (à l’Est du système) sur 50 particules. L’évolution de ces polluants se fait en fonction du temps, donc le transport de ces contaminants suit un régime transitoire.

Flux d’échange polluant : conditions aux limites (h imposé)

1. IMPLEMENTATION ET CALIBRATION

• Implémentation

Pour la bonne connaissance de la géométrie du système, nous avons fourni au modèle les données de bases (coefficient d’emmagasinement spécifique :Ss=0,2m/s; Sy=0,25m/s porosité efficace : n=0,25 ; porosité total : nt= 0,3m/s) et les données répertoriées dans les tableaux ci-après :

[pic 6]

[pic 7]

Le choix de la conductivité et la recharge comme données fournies pour l’implémentation et le calage de notre modèle est justifié par l’impact de la variation de ses paramètres sur l’ensemble du système, en effet ces deux paramètres nous permettent de régionaliser les différents champs qui indiquent le niveau d’infiltration de la nappe. Le bief amont : représente la partie importante de la recharge de la nappe.

L’exploitation de ces données dans le modèle nous a permis d’obtenir les figures suivantes :

[pic 8][pic 9]

[pic 10][pic 11]

• Calibration

Le but du calage est de rapprocher la charge calculée et la charge modulaire. Pour cela, on dresse une courbe de calage dans laquelle on porte en Abscisses, les valeurs de charge mesurée (hm)  et en Ordonnées les valeurs de Charge calculée (hc). En jouant essentiellement sur la perméabilité et l’infiltration dans le but d’obtenir un rapprochement maximum des deux points sur la droite, tout en gardant en vue que toute modification de l’un de ces paramètres en un point du système impacte sur la totalité des points du système.

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