EVALUATION DE L’EFFET DU POMPAGE A LONG TERMES MODELISATION PAR LE LOGICIEL « PMWIN »

Les considérations sur l’impact du prélèvement ne doivent pas uniquement se limiter à la ressource en eau sollicitée, mais devraient concerner l’intégralité de l’hydro système. Cela implique la prise en compte simultanée de toutes les réserves en eau, en relation hydraulique avec la nappe captée susceptibles d’êtres affectées par le pompage. Mis à part cela, les dimensions temporelles interviennent aussi dans la gestion rationnelle des ressources en eau. Elle demande une vision à long terme du prélèvement vis-à-vis de la disponibilité de l’eau et de la situation de l’hydro système mis en jeu. Il existe différents types d’outils capables de répondre à ces objectifs de gestion. Dans cette étude, nous avons opté pour l’outil de modélisation numérique. Cet outil est bien adapté à l’échelle de la zone à étudier, c’est-à-dire à une échelle locale. La méthode présente aussi l’avantage d’être plus facile à manipuler et moins chère par rapport aux autres méthodes d’investigation sur le terrain comme la surveillance géophysique ou l’analyse hydrogéologique ou autres. L’objectif poursuivi dans cette partie, au cours de la modélisation, est d’établir des scénarios d’analyse qui permettent de représenter l’état du système en tenant compte des différents contextes climatiques liés à chaque période de l’étude. On cherche à anticiper les éventuelles réactions de l’hydro système face aux sollicitations pour chaque situation type dans lequel se trouve le système. Marquons toutefois, qu’il ne s’agit pas ici de se focaliser sur une modélisation proprement dite, dans l’état de l’art. La modélisation représente juste un moyen de procéder pour atteindre l’objectif ultime qui vient d’être exposé plus haut et ne sera discuté que de manière synthétique.

Un modèle est une représentation simplifiée d’un système naturellement complexe, utilisé pour se rapprocher de la réalité. Il cherche à comprendre et à formuler par différents moyens les phénomènes physiques de la réalité sous ses aspects divers. Ainsi, le modèle est créé pour simuler, estimer et prédéterminer la réalité ou ses caractéristiques et son évolution. Comme nous ne disposons pas d’assez de données historiques, l’option de la modélisation stochastique sera rejetée. Ce qui nous ramène à l’utilisation d’un modèle déterministe. Compte tenue de la variabilité spatiale des paramètres d’entrée et des résultats attendus, l’adoption d’un modèle physiquement basé et spatialement distribué est la mieux adaptée pour représenter l’aspect du problème, d’où le choix du logiciel de modélisation PMWin.

Démarches de la modélisation

L’étape de la collecte des données demande d’importantes travaux de recherche bibliographiques et parfois aussi des campagnes de terrain pour compléter les informations en base de données, surtout quand il s’agit d’une étude à l’échelle locale d’une zone spécifique. Il existe certaines données capitales requises pour la modélisation et dont il faut s’en disposer. Ces données sont essentiellement : Les modèles informatiques ont besoin d’être renseigné par de nombreuses informations qui concernent le système à modéliser. La création d’un modèle conceptuel est la première procédure dans la modélisation dont l’objectif est la simplification du problème. Le modèle conceptuel permet d’avoir une première approche de la méthodologie à mettre en place dans la construction du modèle numérique. Le modèle conceptuel définit : La zone est discrétisée en un maillage par un modèle numérique qui remplace la variable continue par une variable discrète. Le maillage d’éléments finis est construit de manière à représenter de façon la plus optimale possible la géométrie de l’aquifère et les écoulements

Le calage consiste à l’optimalisation des paramètres pour faire correspondre les résultats aux mesures. Pendant cette phase, on cherche l’ensemble des valeurs des paramètres pour lesquelles il y aura la meilleure adéquation possible entre les observations et les valeurs calculées par le modèle. La tache consiste à varier certains paramètres pour faire converger le résultat vers l’état le plus représentatif. Pour cela il est nécessaire de prendre connaissance des paramètres qui ont les plus importantes influences sur le modèle. Et il faut jouer à partir de ces paramètres.

Application à l’étude du site minier de Ranobe

Les données qui vont servir à l’établissement du modèle sont issues des travaux d’investigations et d’études bibliographiques. Les informations utilisées ont été extraites du rapport d’étude hydrogéologique préliminaire menée par SRK et HYDROMAD. Le modèle sera ébauché à partir de la description du système géologique et hydrogéologique défini précédemment . Conditions aux frontières Comme pour tout problème basé sur des équations physiques, le fonctionnement du modèle exige la définition des limites et l’introduction sur ces dernières des conditions pertinentes, fonction du contexte hydrogéologique. Les conditions aux frontières sont de trois types : la limite à flux imposé ou à flux nul (condition de Neumann), la limite à charge imposée (condition de Dirichlet) et la limite à flux variable (condition de Fourier).

PMWIN est un logiciel de simulation d’écoulement souterrain développé au sein de l’U.S. Geological Survey en 1996 par Arlen W. Harbaugh et Michael G. McDonald. C’est un code de calcul non interfacé basé sur la méthode d’éléments finis. Ce code permet de modéliser des situations en régime permanent ou transitoire pour des nappes aquifères libres et/ou captives en 3 dimensions. Il s’agit d’un modèle numérique distribué, nécessitant un maillage rectangulaire, généralement utilisé pour les écoulements en milieu poreux saturé. PMWIN est un logiciel libre qu’on peut télécharger légalement sur internet. Les modèles hydrogéologiques spatialement distribués ont besoin d’un grand nombre de paramètres pour décrire le système. Les paramètres introduits dans le modèle sont de deux types : il y a les paramètres de base propres au système aquifère qui restent fixes et les paramètres extérieurs au modèle variable dans le temps et qui sont spécifiés par l’utilisateur pour chaque cas.