Modélisation hydrogéologique des milieux souterrains

L’objectif principal de ce module est l’initiation à la modélisation en hydrogéologie à partir de cas pratiques de complexité croissante. Ce module permet en outre d’approfondir ses connaissances en hydrogéologie.

Pour suivre ce module, vous pourrez télécharger gratuitement le logiciel Modflow avec l’interface PMWIN ou utiliser le logiciel de votre choix.

Objectifs

A l’issue de ce module, vous possèderez les compétences de base sur les constituants et les propriétés du sol et les connaissances fondamentales de la modélisation hydrologique des milieux souterrains. Vous maîtriserez également les notions indispensables de la modélisation numérique. Vous saurez utiliser un logiciel de simulation numérique d’écoulements et développer des modèles d’aquifères. Vous maîtriserez enfin les phénomènes physiques de l’hydrogéologie et saurez utiliser un modèle pour comprendre l’aquifère et prévoir son évolution.

Démarche pédagogique

Le module est composé d’une partie de cours, d’exercices d’auto-évaluation et d’évaluation. Le cours permet d’acquérir les notions indispensables à la modélisation en hydrogéologie. Les exercices permettent d’illustrer le cours, d’aborder les problèmes classiques de modélisation (choix de la discrétisation, des conditions limites, de la taille du domaine, des étapes de modélisation…) et de maitriser le logiciel Modflow et les outils de l’interface PMWIN.

Prérequis

Aucune compétence spécifique en modélisation numérique n’est attendue. Il est nécessaire d’avoir des connaissances fondamentales en hydrogéologie telles que la description d’un milieu (nappe libre/captive, zone saturée/insaturée), la loi de Darcy, la définition de la perméabilité, la définition écoulement permanent/écoulement transitoire.

La maîtrise de l’anglais scientifique est nécessaire.

Contenu pédagogique

Partie 1 - acquérir une démarche efficace de modélisation des aquifères naturels

  • Notions indispensables de la modélisation numérique : mise en équation des phénomènes physiques, discrétisation des équations et résolution sur un domaine maillé
  • Interprétation et organisation des données de site en vue d’établir des modèles de complexité croissante
  • Extraction des données des structures d’aquifère simplifiées
  • Intégration des données dans des modèles cohérents de complexité croissante
  • Reconnaître les incohérences d’un modèle hydrogéologique

Partie 2 - développer des modèles d’aquifères

  • Réaliser à partir de données un modèle de simulation hydrogéologique
  • Prendre en main un logiciel de simulation numérique d’écoulements
  • Comprendre et maîtriser les phénomènes physiques de l’hydrogéologie par le développement et l’analyse de modèles d’aquifères : comportement du flux en fonction des charges, de la perméabilité et de la géométrie du domaine
  • identifier et rechercher les conditions limites cohérentes avec les données et le niveau de complexité du modèle choisi
  • Approfondir ses connaissances en hydrogéologie

Partie 3 - valider le modèle

Partie 4 - utiliser un modèle pour comprendre l’aquifère et prévoir son évolution

  • Evaluer la pertinence du modèle vis-à-vis du milieu naturel
  • Définir un modèle optimal : compromis entre le degré de complexité du modèle, le temps imparti pour mettre au point le modèle et la cohérence du modèle
  • Exploiter le modèle pour définir les caractéristiques clefs d’un site complexe
  • Prévoir l’évolution de la ressource en fonction de scénarios d’évolution classiques (changement d’exploitation du site, pollution accidentelle, évaluation du risque d’apparition du biseau salé...)
  • Proposer des solutions de gestion adaptées aux scénarios envisagés

Auteur(s)

  • Jean-Raynald DE DREUZY

    Chargé de recherche CNRS, Université de Rennes 1,

    équipe transfert de l’institut fédératif de recherche CAREN

  • Tanguy LE BORGNE

    Physicien adjoint,

    Université de Bretagne occidentale (détaché à l’Université de Rennes 1)

  • Etienne BRESCIANI

    Doctorant,

    Université de Rennes 1

  • Delphine ROUBINET

    Doctorant,

    Université de Rennes 1

  • Jérémy BOUQUAIN

    Doctorant,

    Université de Rennes 1

  • Jérôme MOLENAT

    Ingénieur génie civil,

    docteur es sciences de la terre de l’Université de Rennes 1,

    chargé de recherches INRA en hydrologie, Agrocampus Ouest, UMR INRA / Agrocampus Rennes sol, agronomie et spatialisation