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Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” 14-15 octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Le Projet EC2CO-Cytrix/MACH : Modélisation des Aquifères.

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1 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Le Projet EC2CO-Cytrix/MACH : Modélisation des Aquifères Carbonatés Hétérogènes J. Bodin (1), J.-R. de Dreuzy (2), Ph. Ackerer (3), B. Bourbiaux (4), V. Mourzenko (5), D. Bruel (7), F. Delay (1), A. Boisson (2), H. Pourpak (4), J.-F. Thovert (5), C. Grenier (8), P.-M. Adler (6), G. Porel (1). (1)UMR 6269 HydrASA CNRS/INSU, Université de Poitiers (2)UMR 4661 Géosciences Rennes CNRS/INSU, Université de Rennes 1 (3)LHyGeS UMR 7517 CNRS/INSU, Université de Strasbourg (4)Institut français du pétrole, IFP, Direction Ingénierie de réservoir (5)LCD UPR 9028 CNRS, ENSMA (6)SiSyphe UMR 7619 CNRS, UPMC, ENSMP, EPHE (7)Centre de Géosciences UMR 7619 CNRS, UPMC, ENSMP, EPHE (8)LSCE UMR 1572 CNRS, CEA, Univ. Versailles St-Quentin durée : 3 ans [jan dec. 2009]  4 ETP/an budget  90 K€ production scientifique : 12 ACL, 3 TH, 2 INV, 3 COM

2 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Formations géologiques (aquifères) carbonatées : ~ 25% des ressources mondiales en eau potable La gestion de cette ressource doit pouvoir s’appuyer sur des outils numériques fiables, permettant de modéliser les transferts d’eau et de soluté dans le milieu naturel.

3 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Massifs rocheux (aquifères) carbonatés : ~ 25% des ressources mondiales en eau potable La gestion de cette ressource doit pouvoir s’appuyer sur des outils numériques fiables, permettant de modéliser les transferts d’eau et de soluté dans le milieu naturel.

4 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH …. Est-il plus pertinent de recourir à : 1.Des modèles hydrogéologiques « simplifiés » faciles à paramétrer/calibrer … mais assez éloignés de la réalité physique du milieu ? 2.Des modèles « élaborés » physiquement plus réalistes mais difficiles à paramétrer/calibrer en raison de données (très) souvent limitées ?

5 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH …. Est-il plus pertinent de recourir à : 1.Des modèles hydrogéologiques « simplifiés » faciles à paramétrer/calibrer … mais assez éloignés de la réalité physique du milieu ? 2.Des modèles « élaborés » physiquement plus réalistes mais difficiles à paramétrer/calibrer en raison de données (très) souvent limitées ?

6 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH …. Est-il plus pertinent de recourir à : 1.Des modèles hydrogéologiques « simplifiés » faciles à paramétrer/calibrer … mais assez éloignés de la réalité physique du milieu ? 2.Des modèles « élaborés » physiquement plus réalistes mais difficiles à paramétrer/calibrer en raison de données (très) souvent limitées ?

7 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH

8 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH aquifère carbonaté captif, de 100 m d’épaisseur 32 puits “complets” + 4 forages carottés production des puits variable : 10 ~ 150 m 3 /h

9 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Ecoulements préférentiels : conduits karstiques subhorizontaux fractures subverticales  1 m

10 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH  1 m Ecoulements préférentiels : conduits karstiques subhorizontaux fractures subverticales

11 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Test hydrauliques / forages : essais de pompage …

12 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Test hydrauliques / forages : chocs hydrauliques …

13 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Projet MACH = confronter différentes approches de modélisation aux données du SEH Principale question = la variabilité et la densité des données acquises sur le SEH depuis 2002 sont elles sont pertinentes et suffisantes en termes de contraintes / paramétrisation / calibration pour conférer aux modèles une certaine capacité de prédiction ? Exercice = prédire (pour f1n 2008) la réponse de la nappe (calcul de rabattements au niveau de plusieurs piézomètres) lors de deux expériences de pompage en dipôle (injection- prélèvement). Expériences réalisées a posteriori, au printemps Q =  30 m 3 /h

14 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Projet MACH1 = 7 équipes impliquées / 5 modèles / 6 jeux de simulations prédictives STK DSI SQI FCM DFN

15 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Inter-comparaison des simulations

16 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Inter-comparaison des simulations / amplitude des rabattements : données SEH2004 vs. SEH2005

17 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Test hydrauliques / forages : essais de pompage …

18 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Inter-comparaison des simulations / dynamique des modèles aux temps “courts”

19 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Inter-comparaison des simulations / dynamique des modèles aux temps “courts” : FCM clairement plus “rapide”, pas de différence significative entre les autres modèles

20 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Inter-comparaison des simulations / dynamique aux temps “longs” : régime permanent ou transitoire …

21 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Inter-comparaison des simulations : conclusions (i) Les différences sont principalement liées aux jeux de données utilisés pour paramétrer / calibrer les modèles (ii) Aucune différence significative liée à : l’approche conceptuelle (EPM vs. DFN) la dimension du modèle (2D vs. 3D) la méthode de paramétrisation (directe vs. inverse)

22 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Comparaison prédictions / réalité (expériences SEH)

23 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH STK DSI SQI FCM DFN Comparaison prédictions / réalité (expériences SEH)

24 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Conclusions (1/2) : Que faire pour améliorer la capacité prédictive des modèles ? Affiner la caractérisation du mileu ? … Sismique 3D haute résolution (collaboration IFP) … Réalisation et interprétation d’essais de pompages “temps courts / haute fréquence”) Incorporer dans les modèles certains processus physiques actuellement non pris en compte : … Effets inertiels aux temps courts … Ecoulements turbulents

25 Séminaire “Eaux, Transferts, Territoires” octobre 2010 Paris – Projet EC2CO-Cytrix/MACH Conclusions (2/2) : Le degré de complexité des modèles n’apporte aucun bénéfice en terme de capacité prédictive … … il vaut donc mieux se limiter à des modèles conceptuellement simples (approche 2D continue), moins couteux en terme de données, et pouvant être optimisés par des approches “inverses”. Mais ce qui est vrai pour un problème d’écoulement n’est en aucun cas transposable à un problème de transport (espèces chimiques dissoutes ), beaucoup plus sensible aux hétérogénéités du mileu … … projet MACH-2 : ? Aprés acquisition de données “ad hoc” sur le SEH (expériences de traçages planifiées en 2011)


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