Comprendre l’écoulement de l’eau dans les roches grâce à l’informatique Jocelyne Erhel L’équipe SAGE Le département de Géosciences
L’eau sur terre et sous terre L’eau potable en Bretagne: 70% eaux de surface Quelques captages profonds ©Yves Chaux
Répartition de l’eau ©http://www.ec.gc.ca/water/f_main.html
Le cycle de l’eau ©http://www.ec.gc.ca/water/f_main.html
Pollution des eaux souterraines Contamination des eaux souterraines par une décharge ©http://www.ec.gc.ca/water/f_main.html
Comprendre les phénomènes en jeu Gérer les ressources en eau Modélisation des eaux souterraines Comprendre les phénomènes en jeu Gérer les ressources en eau Prédire les risques de pollution Aider à la dépollution
L’eau coule dans l’aquifère : notion de perméabilité Type de roche Perméabilité (m/s) graviers 3 10-1 sables 6 10-4 limons 3 10-8 vase argileuse 5 10-10 1m=3 s 1m=28 mn 1m=386 j 1m=63 ans
Un modèle théorique de l’eau souterraine H = charge Hydraulique = profondeur + pression / (densité x gravité) V = vitesse ; K = perméabilité Conservation de la masse div(V) = Q Loi de Darcy V = -K * grad(H) Conditions aux limites Flux nul H=0 H=1 Il existe une solution H et elle est unique Flux nul En général, on ne sait pas calculer la solution H
On sait calculer une solution approchée Simulation numérique sur ordinateur On sait calculer une solution approchée
Charge H et vitesse V dans un milieu homogène
Charge H et vitesse V dans un milieu hétérogène
L’eau transporte les polluants Perméabilité Transport par l’eau d’un produit soluble Vitesse horizontale Vitesse verticale
Les simulations grandeur nature Grille de calcul N * N Temps de calcul proportionnel à N3 N=40: 3,6 secondes Espace mémoire proportionnel à N2 N=40: 50 Ko N=400: 1 heure N=400: 50 Mo N=4000:1000h N=4000: 50 Go Calcul parallèle: grappe de processeurs plusieurs PC connectés par un réseau rapide Calcul pair-à-pair: grille de processeurs plusieurs grappes connectées en réseau
Calcul parallèle et distribué ©INRIA/Photo Jim Wallace Grappe de PC Irisa Grid’5000 Financement gouvernement et région Bretagne Modèle numérique 16,8 millions d’inconnues en 76 secondes avec 32 processeurs
Perspectives Modèle 3D Réseau de fractures Modèle chimique Modèle de surface Modèle Numérique de Terrain Coupler modèles et données
Pour en savoir plus http://www.eaubretagne.fr/article/les-eaux-souterraines http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/rubrique.html http://www.brgm.fr/divers/nappes.htm http://www.u-picardie.fr/~beaucham/ http://www.ec.gc.ca/water/f_main.html http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclefrench.html http://www.irisa.fr/sage http://www.geosciences.univ-rennes1.fr/