Modélisation hydrodynamique de l’aquifère miocène du bassin de Carpentras

Rappels des principaux résultats des chapitres précédents

La géométrie de l’aquifère miocène est décrite au chapitre 2. Le bassin constitue un aquifère multicouche à l’est, il est un peu plus homogène dans une partie médiane (corridor de safres sableux) et il est entaillé par des rias marno-argileuses à l’ouest et au nord. Le schéma lithologique de remplissage permet d’avoir une vision en trois dimensions de l’ensemble (Figures 2–26 à 2–29). Le chapitre 3 fournit une carte piézométrique de référence actualisée et les gammes de valeurs rencontrées dans le bassin pour les paramètres hydrodynamiques. Il montre également que l’aquifère miocène est alimenté essentiellement par les précipitations qui s’infiltrent depuis la surface à travers les niveaux sableux. Enfin le schéma lithologique et l’hypothèse d’absence de recharge significative en provenance des aquifères voisins concordent avec les résultats de l’étude hydrochimique (chapitre 4). L’interprétation des activités en radiocarbone donne des temps de séjour de plus de 30 000 ans. De plus l’aquifère fonctionnerait selon le schéma hydrodynamique de Tòth (1995), avec des flux locaux, peu profonds et des flux régionaux, plus profonds. 5.2. Description du modèle 5.2.1. Choix du modèle de résolution numérique Le modèle hydrodynamique élaboré à partir des données et des résultats décrits et commentés dans les chapitres précédents est implémenté avec le programme de modélisation hydrogéologique MODFLOW (Modular finite-difference groundwater flow model) développé par l’US Geological Survey (USGS). MODFLOW est un programme de résolution numérique en trois dimensions de l’équation de diffusivité en milieu poreux saturé pour des flux à densité constante (MCDONALD et HARBAUGH, 1988 ; HARBAUGH et MCDONALD, 1996 ; HARBAUGH et al., 2000). 

Discrétisation et limites spatiales (maillage)

La surface du domaine à modéliser est découpée en cellules carrées de 1 km de côté (Figure 5-1). L’épaisseur de l’aquifère est divisée en sept couches d’épaisseur variable dans l’espace. Chaque couche correspond en général à un niveau lithologique identifié au chapitre 2 : (1) les alluvions, (2) le niveau de safres sableux supérieur, (3) le niveau de safres marneux supérieur (4) le niveau de safres sableux intermédiaire, (5) le niveau de safres marneux intermédiaire, (6) le niveau de safres sableux inférieur, (7) le niveau de safres marneux inférieur ou le Burdigalien calcaire ou le Crétacé supérieur gréseux. Le toit du modèle est constitué par la surface topographique et son mur par la surface du mur miocène obtenue au chapitre 2. L’extension du domaine modélisé est limitée au bassin molassique de Carpentras et des plaines d’Orange. En effet il n’y a pas d’échanges significatifs en terme de flux avec les aquifères voisins (Chapitres 3 et 4). De plus les éventuels apports en provenance du bassin molassique de Valréas sont réduits car l’essentiel de l’écoulement dans ce bassin est drainé vers l’ouest, au nord du massif d’Uchaux (ROUDIER, 1987 ; HUNEAU, 2000). Au total, le modèle comporte 40 lignes, 35 colonnes et 7 couches, soit un total de 9800 cellules dont 3454 cellules inactives et 6346 cellules actives. Les cellules inactives ne font l’objet d’aucun écoulement ; elles ne font pas partie, à proprement parler, du modèle et leur contour constitue une limite étanche (de flux nul).  

Distribution des conductivités hydrauliques (K) 

Compte tenu du faible nombre de valeurs ponctuelles connues dans le bassin, il paraît vain de vouloir interpoler le champ de perméabilité par des méthodes géostatistiques. En outre ces valeurs sont mesurées dans des secteurs productifs et ignorent les zones marno-argileuses. Enfin elles sont représentatives de toute l’épaisseur captée par l’ouvrage testé (chapitre 3). Les valeurs de perméabilités du modèle sont donc plutôt réparties sous forme de grands ensembles homogènes correspondant aux différents matériaux qui constituent le remplissage. Une valeur de perméabilité est attribuée à chaque type de matériau rencontré dans le bassin en respectant les gammes de valeurs établies au chapitre 3. Ces valeurs sont rassemblées dans le Tableau 5-1 et leur distribution couche par couche est donnée en annexe. La perméabilité attribuée aux niveaux des safres miocènes à faciès sableux correspond à une valeur médiane de la gamme de variation des perméabilités mesurées dans les ouvrages productifs. La très faible perméabilité estimée dans le piézomètre profond du CET d’Entraigues (chapitre 2) est représentative des niveaux argilo-marneux des safres. Toutefois, pour tenir compte des passées sableuses intercalées cette valeur a été augmentée dans le modèle. La même valeur est prise pour le remplissage pliocène des rias.