2.3 c) Modélisation des échanges entre la surface et le sous sol

Présentation du problème

Le niveau piézométrique de la nappe des Bas-Champs varie selon les précipitations, et à l'influence de la surface, notamment à la variation de la saturation en eau du sol. De plus, lors des périodes humides, la surface libre peut remonter et affleurer dans les mares et étangs du Hâble d'Ault. Nous allons donc modéliser le sous sol, de la surface jusqu'au bas de la nappe afin de caractériser ces échanges.

Réseau d'écoulement d'une nappe libre (Hubbert 1940)
Source

 

L'objectif de cette modélisation est de connaître l'évolution du niveau de la surface libre de la nappe en appliquant à la surface du sol un signal temporel correspondant à la charge de pression résultant du bilan hydrologique dans la zone humide (pluie directe+ruissellement-évapotranspiration).

 

Nous modélisons l'aquifère des Bas Champs dans son intégralité verticale. D'après nos recherches, l'aquifère est profond de 7 m environ. Au fond, il est rendu imperméable par un substratum. Il est composé de deux couches, celle du haut étant moins perméable que celle du bas. Selon le forage effectué, la couche 1 est épaisse de 1 m environ et la couche 2 constitue le reste de l'aquifère.

Situation à modéliser

Mise en place du modèle

Pour cette modélisation, nous allons utiliser BigFlow en régime transitoire, en faisant varier la charge à la surface. Nous modélisons un domaine parallélépipédique à base carrée de 2 m de côté et de 7 m de hauteur. Le maillage dans les directions X et Y comprend 3 noeuds (2 mailles de 1 m), alors que la direction Z, qui est celle pour laquelle on veut regarder les échanges, le maillage est plus précis puisqu'il comprend 701 noeuds (700 mailles de 0.01 m).

Pour les faces latérales, nous imposons une condition de flux sortant. La valeur du flux sortant est calculée par rapport au débit estimé des canaux. En effet, le Canal de Cayeux qui draine la zone d'environ 470 ha a un débit moyen de 0.02 m3/s, soit 1730 m3/j. La zone que nous modélisons a une surface de 4 m2, donc le flux sortant de cette zone est estimé à environ 0.003 m3/j, soit environ 0.0008 m3/j pour chaque face. Pour la face inférieure, qui est celle du substratum nous imposons un flux nul. Pour la face supérieure nous imposons en condition limite un signal temporel variable de charge de pression h(t) [m], c'est-à-dire la pression effective de l'eau du sol liée à la variation de stock, en hauteur d'eau.

Conditions aux limites

 

Signal en entrée

 

Ce signal est la charge de pression mensuelle à la surface de la zone humide, obtenue à partir du bilan hydrologique. Lorsque l'évapotranspiration est supérieure aux apports d'eau, la charge est prise négative, car l'eau présente dans le sol est évaporée.

 

Résultats

La simulation BigFlow nous montre que le niveau de la nappe varie mais de façon peu importante (moins d'un mètre), le niveau de la nappe descend principalement en début d'année, au printemps, lorsque les précipitations se font plus rares. Il se stabilise ensuite le reste de l'année.

 

2.3 a) Description hydrogéologique de la zone

2.3 b) Etude en régime permanent des échanges souterrains sous les étangs

2.3 c)  Modélisation des échanges entre la surface et le sous sol

 


Accueil du projet

 

2.1 Analyse géographique et climatique

2.2 Estimation des composantes du cycle de l'eau 

2.3 Caractérisation des échanges entre les eaux de surface et le sous sol

2.4 Bilan hydrologique

2.5 Inventaire des habitats et espèces

 

Étude des Bas Champs et de la zone humide le Hâble d'Ault

1. Présentation de la zone 2. Etat des lieux 3. Estimation des conséquences de la dépoldérisation   4. Conclusions