La méthodologie de comparaison

La difficulté pour ces tests comparatifs réside dans le fait que ces deux modèles ont des para- mètres et des variables ayant des significations très différentes. En effet les écoulements d’eau par exemple sont régis dans NONSATSW par un temps de percolation τ et dans MET IS par une

conductivité hydraulique et une porosité. Puis la capacité de stockage à l’équilibre hydrostatique des zones non saturées est déterminée dans NONSATSW par un volume minimal par réservoir Vmin

et dans MET IS par les paramètres de Van Genuchten. En outre ces deux modèles ne calculent pas les mêmes variables : NONSATSW fournit des volumes d’eau par réservoir alors que MET IS gère

des saturations.

Une stratégie a donc été mise en place pour comparer les transferts de solutés entre ces modèles : – La mise en évidence des différences de transfert des solutés dans les zones non saturées des

deux modèles passe par la définition d’un état de référence commun entre ces deux outils. La référence choisie pour ces tests est un temps de transfert des solutés similaire en sortie des colonnes non saturées. Les éventuelles différences de transfert dans les sections des colonnes constatées entre les deux modèles sont donc uniquement dues à la conceptualisation adoptée dans chaque outil.

N ON SATSW ayant été appliqué sur le bassin de la Seine, nous disposons d’un jeu de para-

mètres pour 7 types de zones non saturées prédominantes sur cette zone géographique (Gomez, 2002). Nous choisissons donc de calibrer MET IS de sorte à obtenir avec les deux modèles des temps de transfert des solutés similaires en sortie des colonnes non saturées. Pour cette calibration, nous avons utilisé des bases de données existantes pour définir les paramètres de Van Genuchten et nous avons ajusté la porosité et la conductivité hydraulique à saturation. – La comparaison des transferts de solutés dans les colonnes non saturées est effectuée à chaque

section de 5 m dans MET IS et à chaque interface de réservoirs dans NONSATSW.

Les tests de comparaison sont effectués en considérant une infiltration constante de 1,70 mm.jour−₁

4.2 Evaluation du modèle conceptuel de zone non saturée NONSATSW

est injecté les trois premiers jours de simulation. La zone non saturée dans MET IS est initialisée avec un profil de saturation à l’équilibre hydrostatique. Nous savons en effet de toute façon grâce au Chapitre 3 que la méthode d’initialisation n’influence pas la dynamique des transferts à travers la zone non saturée avec les jeux de paramètres que nous avons considérés. Pour chaque type de zone non saturée défini sur le bassin de la Seine, les paramètres requis dans MET IS sont, comme dans le Chapitre 3, définis à partir de bases de données des paramètres disponibles pour différentes caté- gories texturales de sols. Nous nous référons à la base de données de Carsel et Parrish (1988) pour définir les paramètres requis dans MET IS. Brouyère (2006) a cependant étudié spécifiquement la zone non saturée crayeuse et a déterminé des paramètres de Van Genuchten spécifique que nous utiliserons pour cette zone non saturée. L’ensemble des paramètres définis par les bases de données auxquelles nous nous référons, ainsi que leur correspondance avec les zones non saturées définies sur le bassin de la Seine sont présentés dans le Tableau 4.2.

4.2 Evaluation du modèle conceptuel de zone non saturée NONSATSW

Table 4.2: Valeurs moyennes des paramètres de capacité de rétention et de conductivité hy- draulique selon Carsel et Parrish (1988) pour 12 groupes texturaux de sols et selon Brouyère (2006) pour la matrice crayeuse. θr et θs sont la teneur en eau vo-

lumique minimale et maximale du milieu poreux (m3

.m-3_{), α (m}-1_{) et n (-) sont les}

paramètres de Van Genuchten et Ks est la conductivité hydraulique à saturation

(m.s-1_{). Dans la dernière colonne est faite la correspondance avec les catégories de}

zones non saturées définies par Gomez (2002) sur le bassin de la Seine.

T exture θr θs α n Ks

Carsel and P arrish N ON SATSW

sand 0.045 0.430 14.500 2.680 8.250.10−₅ loamy sand 0.057 0.410 12.400 2.280 4.050.10−₅ sandy loam 0.065 0.410 7.500 1.890 1.220.10−₅ urbain cristallin loam 0.078 0.430 3.600 1.560 2.890.10−6 limon silt 0.034 0.460 1.600 1.370 6.940.10−₇ alluvion silt loam 0.067 0.450 2.000 1.410 1.250.10−₆ sandy clayloam 0.100 0.390 5.900 1.480 3.640.10−₆ sable clay loam 0.000 0.410 1.900 1.310 7.220.10−7 silty clayloam 0.089 0.430 1.000 1.230 1.940.10−₇ sandy clay 0.100 0.380 2.700 1.230 3.330.10−₇ silty clay 0.070 0.360 0.500 1.090 5.550.10−8 clay 0.068 0.380 0.800 1.090 5.550.10−₇ argile Brouyère N ON SATSW

matrix chalk − 0.410 0.100 1.100 1.300.10−8 _craie

Pour obtenir des temps de transfert similaires à la sortie des colonnes non saturées entre N ON SATSW et MET IS, le volume d’eau capillaire dans les deux modèles doit être proche. C’est

en effet ce volume d’eau qui assure la capacité de stockage des solutés dans les colonnes, capacité qui influence grandement la dynamique de transfert des polluants. La procédure de calibration de M ET IS débute donc par une calibration de la porosité : plus la porosité est faible, plus le volume d’eau, et donc la capacité de stockage du système est faible. Puis pour ajuster le calage de MET IS, une modification de la conductivité hydraulique à saturation Ks est effectuée. Si le transfert en

4.2 Evaluation du modèle conceptuel de zone non saturée NONSATSW

augmenté.