Couplages de modèles d’eaux souterraines à des modèles agronomiques et d’eaux de surface en vue de la simulation intégrée du cycle de l’eau à l’échelle d’un sous-bassin

Texte intégral

(1)30/08/2013. Conférence donnée à l’EPFL Lausanne le 29 mai 2001 dans le cadre du séminaire thématique « Gestion intégrée des ressources en eau ». Couplages de modèles d’eaux souterraines à des modèles agronomiques et d’eaux de surface en vue de la simulation intégrée du cycle de l’eau à l’échelle d’un sous-bassin A. DASSARGUES 1,2 1 Hydrogéologie , GEOMAC University of Liège Bat. B52/3, B-4000 Liège, Belgium http://www.ulg.ac.be/geomac 2 Hydrogeologie, Instituut voor Aardwetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven, Redingenstraat 16, B-3000 Leuven, Belgium http://www.kuleuven.ac.be/facdep/geo/hsg/index-nl.html. Email :. Alain.Dassargues@ulg.ac.be. A. D.. Terug naar eerste pagina. … projets contribuant à ces développements: . . . . Projet SALMON (1995-1998) ‘Sea Air Land Modelling Network’ financé par IBM International Foundation (Océan, Eaux souterraines, Rivières); Projet SSTC (1997-2001) ‘Modélisation intégrée du cycle hydrologique dans le cadre des changements climatiques’ dans le programme ‘Global Change and Sustainable Development’; Projet DAUFIN (2000-2001) ‘Data Assimilation within a Unifying Modeling Framework for Improved River-basin Water Resources Management’, Projet européen UE, EVK1-199900103; Projet PIRENE (2001-2004) ‘Programme Intégré de Recherche Environnement-Eau’, Ministère de l’Environnement, Région Wallonne.. … chercheurs ‘eaux souterraines’ ayant contribué et contribuant à ces projets: G.Carabin, S.Brouyère. A. A. D. D. 07/99. Terug naar eerste pagina. Modélisation des eaux souterraines … modélisation ‘physiquement significative’ des aquifères ‘physically consistent’ cohérent, systématique, en accord avec… description cohérente, systématique et en accord avec les processus physiques concernés Pourquoi ? … les autres ne nous satisfont pas ! - boîtes noires (‘black-box’) - soit disant ‘physically based’ mais fort peu en accord avec la réalité A. D.. Terug naar eerste pagina. … tendance générale: modèles hydro(géo)logiques intégrés, régionaux (à l’échelle de sous-bassins) des jeux de données énormes pour fournir des résultats fiables dans l’espace et dans le temps. Modélisation des eaux souterraines Comment simuler les interactions (échanges) avec les autres compartiments du cycle hydrologique: rivières, zones agraires/agronomiques ?  quantité d’eau  qualité d’eau (transport de soluté) Souvent: flux imposés (directement ou indirectement) entrant ou sortant à travers les ‘frontières’ Proposition: un couplage dynamique où les conditions aux frontières sont le résultat d’un échange itératif d’informations entre les différents modèles Terug naar eerste pagina A. A. D. D. 07/99. Schéma général simplifié pluie Hydraulique Agricole FUSAG. … pour quantité d’eau évapotranspiration. ruissellement superficiel. Modèle Sol EPIC Maille. écoulement hypodermique drainage. percolation LGIH ULG. infiltration. Modèle GW SUFT3D ou MODFLOW. CEME ULG. Modèle Rivière MR. … projets SSTC et début PIRENE modèles implémentés dans un environnement parallèle protocole d’échanges de données MPI. A. A. D. D. 07/99. Terug naar eerste pagina. Modélisation des eaux souterraines …modèles ‘black box’ : équations ne sont pas celles des processus physiques simulés Avantages - sans données hormis ‘entrées’ et ‘sorties’; - moyens informatiques limités; - aisés à manipuler, légers Inconvénients - résultats ne peuvent être considérés fiables en dehors des plages de sollicitations de la calibration; - plus on s’éloigne de la calibration plus les chances de résultats erronés sont grandes; - les paramètres calibrés ne peuvent être mis en rapport avec des propriétés physiques mesurées; - représentation globale sans moyen de discerner les influences locales. Terug naar eerste pagina A. D.. 1.

(2) 30/08/2013. Modélisation des eaux souterraines …modèles physiquement significatifs spatiallement distribués et détaillés … les interactions eaux souterraines / eaux de surface sont physiquement décrites et simulées par l’application de la loi de Darcy:. Modélisation des eaux souterraines description précise, en fonction du temps et de l’espace, des hauteurs d’eau dans l’aquifère prise en compte de l’hétérogénéité est indispensable pour calculer les flux entrant/sortant ; fondamental de simuler ces flux avec le plus grand soin: réponse principale à la question posée ! Exemple: que vont devenir les débits d’étiage des rivières pour les différents scénarios climatiques ?. K' e'. … autres questions plus spécifiques aux eaux souterraines: hr. hg. Exemple: les réserves d’eaux souterraines ?. … notre approche permet de répondre à ce type de questions … sans en imposer la réponse ! A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Modélisation des eaux souterraines … il est exclu d’approximer le comportement de la nappe par des coefficients de récession, ou par des approches simplifiée de Boussinesq, par des ‘modèles à réservoirs’ car ils ne garantissent aucune fiabilité en dehors de l’intervalle de calibration courbe de récession/ débits d’étiages dépendent de K et ne et de la combinaison hétérogène de ces paramètres dans le milieu saturé : si niveaux piézométriques changent: d’autres zones de l’aquifère sont concernées courbes de récession et débits d’étiages changent BERKALOFF E., 1967, Limite de validité des formules courantes de tarissement du débit. Chron. Hydrogéol. BRGM 10, 31-41. DASSARGUES A., MARECHAL J.C., CARABIN G. and SELS O., 1999, On the necessity to use three-dimensional groundwater models for describing impact of drought conditions on streamflow regimes, in Hydrological Extremes : Understanding, Predicting, Mitigating (Proc. of IUGG 99 Symposium HS1, Birmingham, July 1999), IAHS Publication n°255, pp. 165-170.. Modélisation des eaux souterraines Remarque pour créer la polémique ! … ces observations sont unanimement acceptées par les hydrogéologues !!! … très mal accueillies généralement par les hydrologues !!! « what you have shown tend to prove that our work for more than 30 years is completely wrong: it is hard to accept it! » Surparamétrisation ? préférable de caler beaucoup de paramètres physiques (même avec beaucoup d’incertitudes) que de de caler des coefficients empiriques qui ne traduisent aucune propriété physique du système étudié !. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Interaction eaux souterraines – eaux de surface Condition de Fourier dynamique dans le code SUFT3D (idem que MODFLOW pour écoulement) Ecoulement:. . K' q ( x, y , t )  hg ( x, y, t )  hr ( x, y, t ) e'. . … quand hg < br. Terug naar eerste pagina. Pourquoi des conditions de Fourier ‘dynamiques’ ? … parce que les résultats du modèle eaux souterraines dépendent des hr et Cr calculés par le modèle rivière Modèle GW. K'. hg remplacé par br : infiltration à partir du cours d’eau. e'. Transport: flux advectif de contaminant. hr. échange d’informations à chaque pas de temps. Modèle Rivière. br. Modèle GW transitoire 3D FEM SUFT3D. [M/L2T]. qC ( x, y, t )  q( x, y, t ). (Cr ).Cr qC ( x, y, t )  q( x, y, t ). (C g ).C g. A. D.. Terug naar eerste pagina. Interface + interpolations spatiales et temporelles. Modèle Riv. 1D transitoire. A. D.. Terug naar eerste pagina. 2.

(3) 30/08/2013. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière. B) ‘mapping’ : … la zone d’interaction entre les 2 modèles est subdivisée en segments en fonction de la position des nœuds du modèle rivière nœud du MR. PRE-PROCESSING calcul des conditions initiales ‘mapping’: association de noeuds qui vont communiquer A) calcul des conditions initiales:.  . nœud du MGW rivière. pour le Modèle GW: conditions stationnaires en considérant les mêmes sollicitations (pompages, niveaux d’eau dans la rivière, recharge, …) qu’au moment initial t0 de la simulation transitoire un premier ‘run’ du Modèle Rivière (non couplé) est nécessaire. hr ( x , y , t 0 ) (hypothèse qu’au départ les deux modèles sont indépendants). valeurs transmises aux noeuds du MGW: interpolation spatiale entre les deux nœuds concernés du MR (amont et aval) … pour les niveaux d’eau et les flux valeurs transmises aux noeuds du MR: somme de toutes les contributions des nœuds du MGW situés en amont … pour les flux. le MGW utilise des hauteurs piézométriques absolues alors que le MRM utilise des hauteurs d’eau par rapport au fond de la rivière l’interface additionne l’altitude du fond de la rivière pour obtenir les hauteurs d’eau absolues. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière PROBLEME D’ECHELLE DE TEMPS. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière ECHANGES ENTRE MODELES. le pas de temps d’interaction = le plus petit commun multiple des pas de temps des MGW et MR. Ecoulement. MR MGW. à chaque pas de temps d’interaction:. MGW. hg. MR. hr. Interface correction altimétrique interpolation entre les deux nœuds du MR pour obtenir hr à chaque nœud du MGW  calcul des flux à chaque noeud du MGW  envoi des flux calculés aux deux modèles (+ si entrant, - si sortant) flux à chaque nœud  . MR: petits pas de temps avec des flux constants durant un pas de temps MGW: pas de temps plus longs avec calcul non-linéaire à l’intérieur du pas de temps. MGW RM. somme de tous les flux reportée à chaque noeud aval du MR. RW. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière Transport de solutés (purement advectif entre MGW et MR). MR. Cr. . Interface . Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière. … cela signifie qu’un schéma d’intégration explicite est choisi pour le MGW avec un flux constant (durant le t ). à chaque pas de temps d’interaction:. MGW Cg. Terug naar eerste pagina. si q  0  qC  qC g.  . si q  0  qC  qCr. instabilité non fiabilité … à cause du problème non linéaire. en aval. MGW. qCr or - qC g. MR. - qCr or qC g. attribué à chaque noeud du MGW somme ou valeurs attribuées à chaque nœud aval du MR. A. D.. Terug naar eerste pagina. modifications ont été nécessaires pour maintenir un schéma d’intégration implicite dans le MGW (SUFT3D) … tout en exploitant les possibilités du calcul parallèle. A. D.. Terug naar eerste pagina. 3.

(4) 30/08/2013. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière. Couplage du Modèle GW et du Modèle Rivière + développements de techniques numériques spéciales pour prendre en compte l’effet de darses (ou toute zone d’eaux de surface quasi-stagnantes). Calcul parallèle Interface. MGW Calcul non linéaire du MGW Calcul du transport du MGW. MR. t la concentration dans la darse ne peut être choisie égale à Cr la darse provoque un effet tampon … même pour des contaminations brèves dans la rivière … ou pour des contaminations en provenance du MGW. hr , Cr. hr. q. q, qC. qC. Calcul écoulement + transport du MR. hr Cg. t+. t. hr , Cr. hr. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. North Sea. 30 km. Exemple: Anvers (Antwerpen). The Netherlands. Terug naar eerste pagina. couche 1. Exemple: Anvers (Antwerpen). Antwerp. couche 2. Oostende. Liège. Belgium France. couche 3. MGW : - 650 km2 - 136921 éléments finis (coins et tétrahèdres) - 95415 noeuds - dimensions de 50 à 250 m - épaisseurs de 1 à 100 m - décomposition du domaine pour ‘run’ // sur 4 processeurs. Conductivités hydrauliques calibrées m/s A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Couche supérieure. Couche inférieure. Comparaison entre les valeurs calculées et mesurées des 18 hauteurs 17,5 piézométriques 17 entre le 1/11/92 16,5 et le 31/12/93 Piezometric water level (m). Exemple: Anvers (Antwerpen). Terug naar eerste pagina. Exemple: Anvers (Antwerpen) Piezo 40 (X=175550m; Y=218350m). measured values. l l. d. l. 16 1/11/92. 31/12/92. 2/03/93. 2/05/93. 2/07/93. 1/09/93. 31/10/93 31/12/93. Time (d/m/y). Piezometric water level (m). Piezo 5 (X=160000m; Y=221980m). Calibration: cartes piézométriques calculées pour 1992. 14.5. 13 12.5 12 1/11/92. A. D.. Terug naar eerste pagina. measured values. 14 13.5. calculated values 31/12/92. 2/03/93. 2/05/93. 2/07/93. Time (d/m/y). 1/09/93. 31/10/93 31/12/93. A. D.. Terug naar eerste pagina. 4.

(5) 30/08/2013. Exemple: Anvers (Antwerpen). Exemple: Anvers (Antwerpen) pollution continue dans la rivière (50 g/s) pendant 6 mois. Tests: transport dans le système complet d’un traceur conservatif et d’un traceur radioactif (se dégradant) (soumis aux mêmes advection et diffusion le rapport des concentrations est indicatif du temps de parcours). Kg/m. 3. Grote Schijn : 18/08/1993. 4. 3. Flow rate : 1.27 m /s. … pour vérifier:.  . Merksem. A. D.. 1. Deurne - Schijn. . 2. Cr diminue à cause de la dilution par les entrées d’eau en aval. Schilde. test 1: source de pollution continue dans la rivière: 50 g/s pendant 6 mois test 2: injection diffuse temporaire (30 jours) dans l’aquifère: 0.7 kg/s sur une zone de 500 m x 280 m. . 3. Boechout - Koud. . fonctionnement de l’interface estimation des grandeurs et directions des flux massiques entre MGW et MR estimation des échelles de temps des échanges entre modèles. km. 0 10. 20. 30. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Exemple: Anvers (Antwerpen). Exemple: Anvers (Antwerpen). … habituellement le MGW alimente MR (presque aucun flux du MR vers le MGW excepté dans des zones très locales). 10/6/93. 31/10/93. m3/s). … introduction d’un pompage (0.02 dans le MGW à une distance de 230 m de la rivière polluée flux du MR vers le MGW 3.75. 0.6 W ater level in the river 0.5. 3.25. 0.4 Echanged mass flux between the river and the groundwater domain 0.3. 2.75. 0.2. 2.50. 0.1. 2.25. 0. 2.00 1.75 29/4/93. (g/s). 3.00. -0.1. 30/5/93. 30/6/93. 31/7/93. 31/8/93. 1/10/93. Time (d/m/y). Exchanged mass flux of tracer. Water level (m). 3.50. -0.2 1/11/93. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Mass flux for the concervative tracer (g/s). Exemple: Anvers (Antwerpen) flux massique du MR vers le MGW. 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0. -0.1 Observations 29/4/93 30/5/93 30/6/93 31/7/93 31/8/93 concernant le Time (d/m/y) taux massique de traceur pompé au puits:     . . Exemple: Anvers (Antwerpen) Injection diffuse temporaire (0.7 kg/s) de traceur non réactif au sommet de l’aquifère sur une zone de 500 m x 280 m, pendant 30 jours Simulation d’un an. flux massique pompé. 1/10/93. 1/11/93. 2/12/93. arrivée au puits après environ 40 jours; 1ère stabilisation après 95 jours; encore environ 40 jours nécessaires avant nouvelle augmentation; valeur maximum de 0.12 g/s; trajet total de 84-93 jours pour 230 m dans le MGW: soit 2.5 - 3 m/j (K=10-4 m/s, ne=0.02 et grad h = 0.6 %) trajet de 1.5 j pour 1.6 km en rivière. A. D.. Terug naar eerste pagina. Simulated concentration (isoconcentration lines for 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 7.5, 10, 12.5, 15 and 17.5 kg/m3) of the tracer on a) 31/1/1993 (end of the release period), b) 1/5/1993, c) 1/8/1993 and d) 1/12/1993. A. D.. Terug naar eerste pagina. 5.

(6) 30/08/2013. Exemple: Anvers (Antwerpen) … une partie de la rive (780 m) où les échanges sont les plus importants ... 1ère arrivée du traceur dans le MR après environ 100 jours; après 1 an, le flux massique de traceur augmente toujours (Cg diminue, mais le flux d’eau augmente à cause de la pluviométrie et de l’infiltration efficace) flux d’eau du MGW vers le MR (- parce que MGW vers MR) 0.07. 0.000. 0.06. -0.006. 0.05. -0.012. 0.04. -0.018. 0.03. -0.024. 0.02. -0.030. 0.01. -0.036. 0.00 1/1/93. 2/3/93. 2/5/93. 1/7/93. 31/8/93. Exchanged water flux (m³/s). . Exchanged mas flux of tracer (kg/s). . -0.042 30/10/93 30/12/93. 3-5 sous-bassins en Belgique (choisis en fonction de leurs caractéristiques géologiques): - alluvions, sables, silts et craies en couches stratifiées sub-horizontales: le bassin de la Gette - limons, conglomérat/sable et craies: le bassin du Geer - colluvium et bed-rock peu perméable: le bassin de l’Ourthe orientale à Mabompré - calcaires fissurés et localement karstifiés: le bassin du Hoyoux-Néblon - sables et calcaires: le bassin de l’Orneau. Tim e (d/m /y). flux massique de traceur arrivant dans MR. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Intégration du modèle sol ‘ EPIC- maille ’ (FUSAG). Terug naar eerste pagina. Schéma général simplifié pluie. temps – espace: 1 j - 1 km². Hydraulique Agricole FUSAG. Watershed discretised into grid squares. precipitations temperatures solar radiation. climatic data. A B. B. évapotranspiration. ruissellement superficiel. Modèle Sol EPIC Maille. écoulement hypodermique drainage. percolation. D. I. C. II. pedologic map : majority class for each cultural entity. LGIH ULG. Homogeneous cultural entities into the grid square. infiltration. Modèle GW SUFT3D ou MODFLOW. slope map: average slope for each cultural entity. Precipitations. … pour quantité d’eau. CEME ULG. Modèle Rivière MR. Evaporation and transpiration. Snow. Subsurface flow. Percolation. … projets SSTC et début PIRENE. Ponderation of the entities results by grid square and Water balance for each grid square. Water balance for each cultural entity. modèles implémentés dans un environnement parallèle protocole d’échanges de données MPI. HA-FUSAG. A. D.. Terug naar eerste pagina. Bassin de la Gette: principales caractéristiques. A. A. D. D. 07/99. Terug naar eerste pagina. Bassin de la Gette: principales caractéristiques. Exutoire de Budingen N Brussels. W. Une série épaisse de sédiments sableux et silteux recouvrant de la craie, couvrant à son tour un bed-rock paléozoïque Au dessus des craies du Crétacé, les Formations de Heers (marnes et sables), de Tienen et de Landen (sables silteux en alternances avec de fines couches d’argiles et de tuffeau), de Bruxelles (sables fins à grossiers) et de Saint-Huibrechts-Hern (sables fins avec argiles) se sont déposées. Au sommet des collines on retrouve, dans la partie nord de la région, des dépôts de la Formation de Borgloon (sables argileux) Toutes les formations sont en biseaux rendant la discrétisation spatiale difficile.. E N S. A. D.. Terug naar eerste pagina. A. D.. Terug naar eerste pagina. 6.

(7) 30/08/2013. Bassin de la Gette: sensibilité à la taille des mailles. Bassin de la Gette: calibration. Le MGW est construit en utilisant GMS (Groundwater Modelling System), deux maillages sont testés: cellules de 1000m x 1000m et cellules de 200m x 200m la représentation de la géologie est meilleure pour les mailles de 200m. "Gettegw200" 160. 140. computed head. 120. 100. 80. 60. 40. 20. "Gettegw1000". 0 0. 20. 40. 60. 80. 100. 120. 140. 160. observed head 160. 140. computed head. 120. 100. 80. 60. 40. 20. 0 0. 20. 40. 60. 80. 100. 120. 140. 160. observed head. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassin de la Gette: résultats. Bassin de la Gette: résultats. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassin de la Gette: résultats. Bassin de la Gette: résultats. Rapport des débits / Gette à Budingen 0,6. Débits / Surface drainée 500. 0,5 450 400. 0,4 350. Gr G. Bud mes. Kl G. Bud. mes. Gr. G. St-J mes. Gr. G. Hoe. Mes. Gr G. Bud. Kl G. Bud.. Gr. G. St-J. Gr. G. Hoe.. Entre Hoeg et Bud selon mesure. Entre Hoeg et Bud selon calcul. 300 (mm). 0,3. Kl/Gr. 0,2. 250 200. GrStJ/GrBud. 150. GrHoe/GrBud 100. 0,1. Kl/Gr mes 50. GrStJ/GrBud mes 0. GrHoe/GrBud mes 80. 82. 84. 86. 88. 90. 92. 0. 94. A. D.. Terug naar eerste pagina. 96. 84. 86. 88. 90. 92. 94. 96. A. D.. Terug naar eerste pagina. 7.

(8) 30/08/2013. Bassin de la Gette: résultats. Bassin de la Gette: résultats. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassin de la Gette: résultats. Bassin de la Gette Evolution piézométrique (b2-335501) 65.0. Gr Gette Budingen 1984-1988 64.0. Measured values. 25. Calibration period. Débit (m³/s). 63.0. Débits calculés. Validation period. 62.0 Piezometriclevel (m). 20. 15. 10. 61.0. 60.0. 59.0. 58.0. 5 57.0. 0 janv-84. 56.0. janv-88. janv-89 31/12/96. 01/01/96. 31/12/94. 31/12/93. 31/12/92. 01/01/92. 31/12/90. 31/12/89. 31/12/88. 01/01/88. 31/12/86. 31/12/85. 31/12/84. 01/01/80. 01/01/84. 55.0. calibration validation. 31/12/82. janv-87. 31/12/81. janv-86. 31/12/80. janv-85. Chronology. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassin de la Gette. Bassin de la Gette: scénarios climatiques. Gr Gette Budingen 1984-1995 1,60E+09 Volume mesuré. 1,40E+09. Volume calculé 1,20E+09 1,00E+09 8,00E+08 6,00E+08 4,00E+08 2,00E+08 0,00E+00 janv-84. janv-85. janv-86. janv-87. janv-88. janv-89. janv-90. janv-91. janv-92. janv-93. janv-94. janv-95. janv-96. calibration validation Bleu trait plein: scénario CGCM1 (Canada) Bleu, trait tireté: scénario ECHAM4 (Allemagne) Rouge, trait plein: scénario HadCM2, soit le quatrième de l'ensemble des "expériences" du Hadley Centre (UK). A. D.. Terug naar eerste pagina. A. D.. Terug naar eerste pagina. 8.

(9) 30/08/2013. Bassin de la Gette: impact de différents scénarios climatiques. 70.0. reference. 69.0. 145.0. cgcm1_1039. reference 144.0. cgcm1_4069. 67.0. cgcm1_7099. 143.0. cgcm1_4069. 66.0. echam4_1039. 142.0. cgcm1_7099. 65.0. echam4_4069. 141.0. echam4_1039. 64.0. echam4_7099. 140.0. echam4_4069. 63.0. hadcm2_1039. 139.0. echam4_7099. hadcm2_4069 hadcm2_70_99. 60.0 59.0. 135.0. 1/01/96. 1/01/96. 31/12/94. 31/12/93. 31/12/92. 1/01/92. 31/12/90. 31/12/89. 1/01/88. 31/12/88. Chronology. 31/12/86. 130.0 1/01/84. 31/12/94. 31/12/93. 1/01/92. 31/12/92. 31/12/90. 131.0. 31/12/89. 132.0 31/12/88. 133.0. 55.0 1/01/88. 134.0. 56.0 31/12/86. hadcm2_70_99. 136.0. 57.0. 31/12/85. hadcm2_4069. 137.0. 58.0. 1/01/84. hadcm2_1039. 138.0. 31/12/85. 61.0. cgcm1_1039. 31/12/84. 62.0. Piezometric level (m). 68.0. 31/12/84. Piezometric level (m). Bassin de la Gette: impact de différents scénarios climatiques. Chronology. Evolution piézométrique au puits d’observation b2-335501 (scénarios climatiques). Evolution piézométrique au puits d’observation 4038187 (scénarios climatiques). A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassins du Geer et de l’Ourthe. Bassin du Geer: principales caractéristiques. 25 km. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassin du Geer: principales caractéristiques. Bassin du Geer: principales caractéristiques. . . . bilan global moyen : = ETR + QGEER + QOUT + réserves + Pertes 810 = 508 + 145 + 88 + 7.5 + 61.5 mm P. (entre 1975 et 1994, d’après Hallet, 1999). 740 = 525 + 120 + 65 + 15 (entre 1951 et 1965, d’après Monjoie, 1965). + 15. les fluctuations piézométriques peuvent atteindre 15 m à certains endroits, le code SUFT3D a été choisi pour son aptitude à considérer une zone non saturée très variable le modèle compte sept couches d’éléments finis, de la base au sommet (en général): - trois couches de craies; - une couche de craie indurée ‘hardground’; - une couche de craie fracturée; - une couche de conglomérat/sable résiduel; - une couche de limons.. mm. A. D.. Terug naar eerste pagina. A. D.. Terug naar eerste pagina. 9.

(10) 30/08/2013. Bassin du Geer: principales caractéristiques et construction du modèle   . . Bassin du Geer: construction du modèle. le hardground n’est pas présent partout dans le domaine; le conglomérat disparait au Nord, remplacé par des sables; l’épaisseur de la couche non saturée peut atteindre 40 m et, lorsque les niveaux piézométriques fluctuent uniquement dans la craie, dans ce cas, les sept couches d’éléments finis sont prises dans la craie; discrétisation suivant les critères suivants: - une taille moyenne des éléments de l’ordre de 700 m - des raffinements sont nécessaires dans les zones où des sollicitations importantes sont imposées (failles, galeries et pompages). . le maillage compte 31423 éléments finis (18680 noeuds). A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Bassin du Geer: construction du modèle. Terug naar eerste pagina. Bassins du Geer: calibrations. 1983-1984. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Bassins du Geer: calibrations. Terug naar eerste pagina. Bassins du Geer: calibrations. 1983-1984. A. D.. Terug naar eerste pagina. 1991-1992. A. D.. Terug naar eerste pagina. 10.

(11) 30/08/2013. Bassin du Geer : calibrations. Bassins du Geer: calibrations. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassins du Geer: calibrations. Bassins du Geer: calibrations. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassins du Geer: calibrations. Bassin du Geer : calibration et résultats provisoires Débits sur le bassin du Geer (1977-1988) 8 Q total mesuré 7. Q base (ground) Q total calculé. 6. Q hypo lent. Q(m³/s). 5. 4. 3. 2. 1. 0 1/01/77. A. D.. Terug naar eerste pagina. 1/01/78. 1/01/79. 1/01/80. 1/01/81. 1/01/82. 1/01/83. 1/01/84. 1/01/85. 1/01/86. 1/01/87. 1/01/88. 1/01/89. A. D.. Terug naar eerste pagina. 11.

(12) 30/08/2013. Bassin du Geer : résultats provisoires. Bassin du Geer : résultats provisoires. Bassin du Geer (Kanne - 1981). Débits mensuels 1979-1988. 10,00. Q total (mesuré) Q total (calculé) Q base (ground) Q base (dt_g=10 jours). 9,00 8,00. 6. Kanne calculé (1) Kanne calculé (2). 5. Kanne mesuré. 7,00 6,00. Q(m³/s). Débits (m³/s). 4. 5,00. 3. 4,00 2 3,00 2,00. 1. 1,00 0,00 23/06/80. 23/10/80. 22/02/81. 24/06/81. 24/10/81. 0 1/01/79. A. D.. . . . . A. D.. 1/01/84. 31/12/84. 31/12/85. 1/01/87. 1/01/88. 31/12/88. Terug naar eerste pagina. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques conséquence: très peu de données sont disponibles initialement le code MODFLOW a été essayé avec un maillage 3D de trois couches de cellules de différences finies… représentant le bed-rock fissuré, la partie altérée supérieure et le sol limoneux beaucoup de difficultés: un maillage régulier de cellules 500m*500m avait été affiné dans les vallées, très sinueuses et à flancs escarpés: par conséquent il était très difficile de représenter de façon précise la géométrie du bassin autre difficulté: MODFLOW résout l’équation d’écoulement seulement dans la partie saturée. La manière de remouiller les cellules ‘rewetting option’ amène des problèmes de convergence en régime transitoire. A. D.. Terug naar eerste pagina. bassin où le rôle des eaux souterraines est limité; en termes de débit de base, le bassin de l‘Ourthe sera probablement très sensible aux changements climatiques; la géologie est constituée de siltites et grès du Dévonien inférieur recouverts d’un colluvium (bed-rock altéré); les roches sont fissurées mais les conductivités hydrauliques restent faibles. aquifère: quelques mètres supérieurs (colluvium) composés de schistes et grès altérés; peu ou pas d’exploitation des nappes aquifères: seuls quelques puits et drains construits dans la couche altérée, collectant de faibles quantités pour distribution très locale. La quantité d’eau souterraine totale exploitée est de l’ordre de 1 % de l’eau disponible. A. D.. Terug naar eerste pagina. . 1/01/83. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques . . 31/12/81. Terug naar eerste pagina. Bassin du Geer : résultats provisoires. . 31/12/80. A. D.. Terug naar eerste pagina. . 1/01/80. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques  .  . . . le code SUFT3D code a été utilisé un maillage 3D d’éléments finis basé sur les mêmes limites géologiques que précédemment: quatre couches sont représentées, du bas vers le haut, le bed-rock fissuré (2 couches), la couche altérée et le sol 30292 éléments finis de 200 à 500 m (19495 noeuds) le manque de données piézométriques ne permet pas une calibration rigoureuse les débits totaux en rivière permettent juste une calibration globale calibration en régime transitoire. A. D.. Terug naar eerste pagina. 12.

(13) 30/08/2013. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques. Terug naar eerste pagina. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques. A. D.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Bassin de l’Ourthe: principales caractéristiques. A. D.. Terug naar eerste pagina. Terug naar eerste pagina. Bassin de l’Ourthe: calibration. A. D.. Terug naar eerste pagina. 13.

(14) 30/08/2013. Bassin de l’Ourthe: impact de différents scénarios climatiques. Bassin de l’Ourthe: impact de différents scénarios climatiques. 400.0. 470.0. reference. reference. cgcm1_1039. 395.0. cgcm1_1039. 465.0. cgcm1_4069. cgcm1_4069. cgcm1_7099. 390.0. cgcm1_7099. 460.0. hadcm2_4069. Chronology. A. D.. … pour plus de détails:. .  . . 01/01/96. 01/01/95. 01/01/94. 01/01/93. Evolution piézométrique au point d’observation 2 situé au Sud du bassin de l’Ourthe (scénarios climatiques). A. D.. Terug naar eerste pagina. . 01/01/92. Chronology. Evolution piézométrique au point d’observation 1 situé au centre du bassin de l’Ourthe (scénarios climatiques). . 01/01/91. 01/01/90. 01/01/89. 01/01/88. 01/01/87. 01/01/86. 01/01/85. 01/01/84. 01/01/83. 01/01/82. 01/01/81. 01/01/80. 01/01/79. 01/01/78. 01/01/69. 01/01/96. 01/01/95. 01/01/94. 01/01/93. 01/01/92. 01/01/91. 01/01/90. 01/01/89. 01/01/88. 01/01/87. 01/01/86. 01/01/85. 01/01/84. 01/01/83. 01/01/82. 01/01/81. 01/01/80. 01/01/79. 01/01/78. 01/01/77. 01/01/76. 01/01/75. 01/01/74. 425.0. 01/01/73. 430.0. 355.0 01/01/72. 435.0. 360.0. 01/01/71. 365.0. 01/01/70. hadcm2_7099. 440.0. 01/01/77. 370.0. hadcm2_1039. 445.0. 01/01/76. hadcm2_7099. 01/01/75. 375.0. echam4_7099. 01/01/74. hadcm2_4069. echam4_4069. 450.0. 01/01/73. hadcm2_1039. 01/01/72. 380.0. echam4_1039. 01/01/71. echam4_7099. 455.0. 01/01/70. echam4_4069. Piezometric level (m). 385.0. 01/01/69. Piezometric level (m). echam4_1039. Terug naar eerste pagina. … pour plus de détails (suite):. L’interfaçage entre MO - MR - MGW : DASSARGUES, A., BROUYERE, S., CARABIN, G., and SCHMITZ, Fr., 1996, Conceptual and computational challenges when coupling a groundwater model with ocean and river models, in Computational Methods in Water Resources XI, Vol. 1: Computational Methods in Subsurface Flow and Transport Problems, pp. 77-84. GHIOT C.B., BAULER P., BECKERS J.-M., DELHEZ E.J., CARABIN G.J., DASSARGUES A.G., DELIEGE J.-F. and EVERBECQ E., 1998, Sea air land modelling operational network, in Hydroinformatics’98, Babovic V. & Larsen L.Ch. Eds., Balkema, pp. 371-377.. . CARABIN G. & DASSARGUES A., 1999, Modeling groundwater with ocean and river interaction, Water Resources Research, 35(8), pp. 2347-2358. CARABIN G. & DASSARGUES A., 1999, Development of a coupled flow and transport 3D model for simulating seawater intrusions in coastal aquifers, Proc. of the Int. Conf. on Sea-Water Intrusion Modelling 1998, SWIM 15, W.De Breuck & L. Walschot Eds, Natuurwet. Tijdschr., Vol. 79 (1999) pp. 35-42.. . Modèle intégré Sol + Eau Souterraine + Rivière :. Modélisation des interactions MR - MGW: CARABIN G., DASSARGUES A. and BROUYERE S., 1998, 3D flow and transport groundwater modelling including river interactions, in Computational Methods in Water Resources XII, Vol. 1: Computational Methods in Contamination and Remediation of Water Resources, Burganos V.N., Karatzas G.P., Payatakes A.C., Brebbia C.A., Gray W.G. and Pinder G.F. Eds, pp. 569 - 576, Computational Mechanics Publications. DASSARGUES A., MARECHAL J.C., CARABIN G. and SELS O., 1999, On the necessity to use threedimensional groundwater models for describing impact of drought conditions on streamflow regimes, in Hydrological Extremes : Understanding, Predicting, Mitigating (Proc. of IUGG 99 Symposium HS1, Birmingham, July 1999), IAHS Publication n°255, pp. 165-170.. A. D.. Terug naar eerste pagina. Modélisation des interactions MO –MGW + influence de la drainance/alimentation par une rivière :. . . . G. CARABIN, S. BROUYERE, A. DASSARGUES, A. MONJOIE,C. SOHIER, S. DAUTREBANDE, J-F. DELIEGE, J. SMITZ, 2001, The new integrated hydrological model MOHISE: construction, implementation and results,accepted for the Int. Workshop on Catchment-scale Hydrological Modeling and Data Assimilation, September 3-5 2001, Wageningen, The Netherlands.. A. D.. Terug naar eerste pagina. … merci. A. D.. Terug naar eerste pagina. 14.

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