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Rapport Année : 2022

Développement et calibration du comportement hydrodynamique de la frange orientale du bassin de la Seine dans la plate-forme CaWaQS3.0

Nicolas Gallois
Nicolas Flipo
Jonathan Schuite

Résumé

Le développement et l'ajustement du modèle hydrogéologique de la frange orientale du bassin de la Seine (environ 29 000 km²) réalisé avec le logiciel CaWaQS (Centre de Géosciences) sont présentés dans ce rapport. Il s'agit d'un travail complémentaire au projet AQUIVAR, dont l'objectif est de définir les propriétés physiques des hydrosystèmes à l'origine de l'expression, plus ou moins marquée, des différentes variabilités climatiques telles qu'elles sont retranscrites dans les niveaux de nappes et débits des rivières du bassin de la Seine (76 250 km²) afin : (i) d'affiner la calibration des modèles, et (ii) de définir un panel de réponses possibles du bassin aux modifications des champs de précipitations dues au changement climatique. Un premier rapport du projet AQUIVAR (Flipo et al., 2021) a permis de restituer les avancées méthodologiques majeures que le projet a permis en termes (i) d'analyse fonctionnelle du système hydrologique de la Seine et de ses territoires, avec pour la première fois à une telle échelle et à une telle résolution, l'identification du fractionnement de la pluie efficace en ruissellement rapide de surface et en recharge lente des nappes souterraines, et (ii) d'ajustement du modèle basé sur une nouvelle méthodologie rigoureuse par emboîtements successifs d'ajustement des paramètres conditionnellement aux flux de forçage des sous systèmes hydrologiques du bassin intégrant les quantifications issues de l'analyse fonctionnelle. Du fait de l'historique du développement des outils de simulation, AQUIVAR a abouti à l'ajustement d'une application CaWaQS-Seine couvrant les lithologies constitutives du système aquifère du bassin de la Seine depuis le Crétacé Supérieur jusqu'aux alluvions récentes. Afin d'être à même de présenter des réponses hydrologiques aux modifications des précipitations, à l'échelle de l'ensemble du bassin de la Seine, il est apparu nécessaire de proposer la finalisation du travail entrepris par le développement de la nouvelle méthodologie d'ajustement, à savoir le développement du premier modèle du bassin de la Seine couvrant l'ensemble du système aquifère (à l'exclusion des aquifères perchés). La possibilité de décrire une lithologie sous maille dans CaWaQS, instaurée dans le cadre de l'étude des remontées de nappes en agglomération parisienne (Maillot, 2019), a rendu ce développement envisageable sans pénaliser outre mesure les performances de l'applicatif. La réalisation de ce projet d'envergure a été menée à bien via la construction du modèle géométrique et la collecte de nombreuses données complémentaires comme, par exemple, la mise à jour des prélèvements d'eau souterraine, ou encore les données d'essai de pompage dans le secteur. Une méthode de régionalisation reproductible a été développée. Elle a permis d'offrir une réalité terrain à laquelle confronter les résultats de transfert des eaux par les aquifères établis par la méthode HYMIT. Cette méthode permet d'estimer des propriétés moyennes des différents compartiments de l'hydrosystème à l'échelle des bassins versants pour les stations de jaugeage en rivière, et de l'impluvium pour les piézomètres. Elle a été développée dans le cadre d'AQUIVAR et a fait l'objet d'une publication (Schuite et al., 2019) dans une revue scientifique internationale de référence en hydrologie : Water Resources Research. Elle mène à une mise en exergue supplémentaire de la pertinence de cette méthode et de son intégration dans la méthodologie d'ajustement des modèles. Finalement, les estimations des champs de paramètres hydrodynamiques souterrains ont été mobilisés afin d'initialiser la dernière étape d'ajustement des paramètres du système aquifère de la frange orientale du bassin de la Seine, permettant d'en établir le bilan hydrologique pluri-annuel. L'application complète CaWaQS-Seine (Flipo et al., 2022) a enfin été mobilisée pour réaliser une quarantaine de simulations sous forçages climatiques différents dont l'analyse fine a fait l'objet d'un ultime rapport de la série AQUIVAR, porté par l'Université de Rouen.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03888661 , version 1 (07-12-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03888661 , version 1

Citer

Nicolas Gallois, Nicolas Flipo, Jonathan Schuite. Développement et calibration du comportement hydrodynamique de la frange orientale du bassin de la Seine dans la plate-forme CaWaQS3.0 : Projet AQUIVAR+. R091222NGAL, Centre de Géosciences - MINES Paris; TerraScience. 2022, pp.135. ⟨hal-03888661⟩
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