Slide 1:Jordan Ré-Bahuaud 24/02/2009


Slide 2:Rappel du contexte de la thèse Actions engagées à l’école des mines pour le PLGN3 (2007-2013) Cadre, objectifs et finalité Les objectifs du SAGE Loire sur la ressource en eau souterraine Hydrodynamique souterraine de la plaine du Forez Localisation de la zone d’étude Problématiques des gestionnaires Problématiques scientifique Stratégie de modélisation Principe d’importation et de traitement des données brutes avec l’outil SIG et le transfert vers le modèle d’écoulement Scénarios de modélisation Résultats attendus Déroulement du travail futur 2


Proposition d’actions inscrites dans le PLGN3 (2007-2013) :Proposition d’actions inscrites dans le PLGN3 (2007-2013) Intitulé: Contribution interdisciplinaire à la gestion équilibrée de la ressource en eau de l’hydro-sociosystème ligérien amont dans un contexte de changement climatique Champs d’actions: Milieux fluviaux, barrages, gravières, têtes de bassins, zones humides,… Prise en compte des enjeux: Européens, nationaux, régionaux et locaux 3


Organisation des actions engagées à l’école des mines :4 Organisation des actions engagées à l’école des mines


Cadre, objectif et finalité de la thèse :Cadre, objectif et finalité de la thèse Cadre La ressource quantitative en eaux souterraines dans les alluvions de la Loire au niveau de la plaine du Forez Objectif Compréhension/diagnostic du fonctionnement hydrodynamique modèle -conceptuel multi-échelle Modélisation du fonctionnement hydrodynamique de la nappe de la Loire dans la plaine du Forez Finalité opérationnelle Caractériser la vulnérabilité physique de la nappe alluviale de la Loire en vue d’une protection, gestion et rationalisation de l’exploitation de la ressource 5


Objectifs du SAGE Loire sur la ressource en eau souterraine :Objectifs du SAGE Loire sur la ressource en eau souterraine Satisfaire les usages humains raisonnés (actuels et futurs) tant en terme de quantité que de qualité, en respectant les milieux naturels Améliorer la connaissance de la ressource en eau souterraine et le fonctionnement de la nappe Anticiper les crises par des solutions de secours (dans un contexte de changement climatique) Prendre en compte la ressource en eau dans les politiques d’aménagement 6


La plaine du Forez :La plaine du Forez Bassin entièrement fermé, traversé du Nord au Sud par le fleuve Loire Bassin encadré par les massifs cristallins du Forez à l’Ouest et du Lyonnais à l’Est Bassin qui s’entend sur 40 km en longueur et 20 km maximum en largeur 7


Problématiques concernant la ressource en eau souterraine de la nappe des alluvions de la Loire :Problématiques concernant la ressource en eau souterraine de la nappe des alluvions de la Loire Faible épaisseur de la nappe Incision du lit de la Loire et échanges nappe/rivière Connaissances éparses du fonctionnement de la nappe (études anciennes à réactualiser) Pas de connaissance globale du fonctionnement de la nappe Faible recharge par les précipitations Apports latéraux prépondérants Nappe sensible aux risques de sécheresse (étiage sévère) Vulnérabilité aux pollutions agricoles et urbaines 8


Problématique scientifique :Problématique scientifique Connaissance du fonctionnement global Système compliqué du fait de l’imbrication/emboîtement de nombreux aquifères liés au fleuve Phénomènes s’exprimant à différentes échelles Modélisation physique du système Modélisations partielles localisées Différentes résolutions des modèles Cohérence avec un modèle global Calage multi-échelle (spatial et temporel) Problèmes d’organisation des données Approche du local au global (interpolation ou emboîtement) ou du global au local (méthodes analytiques)? 9


Stratégie de modélisation du local au global ou du global au local? :Stratégie de modélisation du local au global ou du global au local? 10 Anciens modèles locaux (en cours d’actualisation) Modèle global envisagé


Principe d’importation et de traitement des données brutes avec l’outil SIG et le transfert vers le modèle d’écoulement :Principe d’importation et de traitement des données brutes avec l’outil SIG et le transfert vers le modèle d’écoulement 11


Slide 12:32 Importation et traitement Prise en compte Importation modèle d’écoulement Transfert Variables d’entrée Variables intermédiaires Variables de sortie 12


Slide 13:13 Importation modèle d’écoulement Variables d’entrée


Phénomènes mis en évidence grâce aux scénarios de modélisation à différentes échelles :Phénomènes mis en évidence grâce aux scénarios de modélisation à différentes échelles 14


Résultats attendus :Résultats attendus Elaborer une stratégie de modélisation à l’échelle d’une unité hydrogéologique alluviale Identification et évaluation des échanges nappes/rivière Identification des zones les plus productives Protection des captages Partage de l’information (cartes thématiques multicritères) 15


Déroulement du travail :Déroulement du travail 16 16


Environnement scientifique :Environnement scientifique Encadrement de thèse (D. Graillot, D. Mimoun) Formation doctorale « Sciences et génie de l’environnement » Collaborations : CETE, LTHE, ENTPE … ZAL Publications : Groundwater, journal of water science Colloque: GFHN, Conférence ModFlow Réseau doctorants PLGN 17


Annexes :Annexes


Slide 20:Cartes B.D. B.D. carto Photos aériennes Points Polylignes Polygones


Slide 21:Topo Piézo Substra Maillage d’analyse


Disponibilité et partage de la ressource :Disponibilité et partage de la ressource Inégalité face à la ressource en eau avec des zones en déficit Dépendance des eaux superficielles (vulnérabilité, vidange de barrage, débits réservés, …) Dépendance vis-à-vis de l’extérieur pour l’AEP Souvent un seul type de ressource (pas de système de secours) 22


Usages de la ressource :Usages de la ressource AEP V = 50 Mm3 soit environ 65% des prélèvements totaux Consommation = 100 m3/habitant/an Industriel V = 6,8 Mm3 (environ 10%) provenant de 72 prélèvements de 52 industries (carrières, teintureries, aciéries, traitement de surface, agroalimentaire, …) En France 70% de l’eau prélevée à usage industriel est rendue au milieu Agricole V = 20 Mm3 (variable) soit environ 25% des prélèvements totaux Utilisation pour l’irrigation, l’abreuvage du bétail et le drainage agricole 23


Diagnostic quantitatif de la ressource en eau :Diagnostic quantitatif de la ressource en eau Partie I 24


Slide 25:Echelle + -


Emboîtement des modèles locaux dans le modèle global :Emboîtement des modèles locaux dans le modèle global Logiciel Visual ModFlow 3D Builder Elaboration à partir de couches SIG d’un modèle conceptuel avant transformation en GRID dans le modèle d’écoulement Possibilité de modifier facilement et rapidement les données du modèle conceptuel sans impacter les données de base Visualiser en temps réel les modifications du modèle conceptuel Emboîtement de modèles locaux dans un modèle global, avec utilisation des hauteurs d’eau calculées par le modèle globale comme CL du modèle local 26


Campagne de mesures complémentaire :Campagne de mesures complémentaire Essais de pompage Essais d’infiltration Traçage (isotopique, anionique, bioindicateur, conductimétrique, colorimétrique, température…) Relevés piézométriques Géophysique (électrique, sismique, radar …) Forages … 27


Autres aspects du travail de thèse? :Autres aspects du travail de thèse? Coupler un modèle hydraulique de transport solide de la Loire avec le modèle d’écoulement souterrain pour quantifier l’impact de l’incision du lit de la Loire ? Localiser et quantifier l’alimentation par les versants, délimitation de petits bassins versants d’alimentation et traçages isotopiques ? Valider les échanges nappe/rivières et nappes/gravières par des méthodes hydro-biologiques (bioindicateurs, isotopiques, chimiques, …) ? Coupler modèle d’écoulement en ZS à un modèle d’écoulement en ZVS en locale ? 28