Les modèles de Karst disponibles au BRGM

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1 Les modèles de Karst disponibles au BRGM
Projet Aqui-FR Réunion de lancement Les modèles de Karst disponibles au BRGM J.-B. Charlier, P. Fleury, B. Ladouche, J.C. Maréchal, Y. Caballero (BRGM Montpellier) Lundi 3 février 2014

2 Bref historique des modèles karst au BRGM
2005 : Karsts nord-Montpelliérains - (34) 2008 : Fontaine de Nîmes – 55 km² (30) 2010 : Corbières Bas Agly - (66) 2011 : Source du Lez - (34) 2012 : Tarn à Millau – 2400 km² (12) 2014 : Jurassic karst, Loue – 2000 km² (25) Trois approches différentes « Analytique » « Réservoirs » « Fonction de transfert » KARST (source : N. Goldscheider) > 2 2

3 1 - Approche solutions analytiques
Maréchal et al., (2008) Régime d’écoulement mixte: Conditions naturelles: recharge par la matrice et les pertes En pompage: rabattement dans les conduits qui modifie les échanges avec la matrice

4 1 - Approche solutions analytiques
Maréchal et al., (2008) Modèle à double continuum: Flux fonction de la différence de charge entre R1 et R2 high flow velocities but low storage capacity at the basin scale Recharge from epikarst after rainy events and/or by infiltration through fractures or fissures within the karst massif

5 1 - Approche solutions analytiques
Maréchal et al., (2008) Résultats:

6 2 - Approche réservoirs Différentiation saisonnière du comportement de l’exutoire : Marechal et al. (2009) Fleury et al., (2013) En période de pluies, infiltration rapide + faible capacité de stockage du système  débordement rapide du karst + ruissellement par excés important En étiage, la différence de charge entre matrice et conduits et faible,  débits faibles (analyse récession)

7 2 - Approche réservoirs Mise en cascade de réservoirs qui se vident:
Marechal et al. (2009) Fleury et al., (2013) Mise en cascade de réservoirs qui se vident:

8 2 - Approche réservoirs Résultats : Marechal et al. (2009)
Fleury et al., (2013) Résultats :

9 2 - Approche réservoirs + routage
Réservoirs avec routage des écoulements : Karst binaire Les têtes de bassin sont sur le socle Zones de pertes au contact socle/calcaire Zones d’apport en aval (Marsaud 1997) Calcaires = 69 % Socle = 31 % Approche semi-distribuée

10 2 - Approche réservoirs + routage
Fonction de transfert dans le réseau hydrographique Onde diffusante (Moussa and Bocquillon, 1996, Hydrol. Process.) Simulation des écoulements dans les UH karst Modèle à réservoirs (Charlier et al., 2012, J. Hydrol.) Calage : optimisation par essain de particules (pso method) sur 3 paramètres (Robinson and Rahmat-Samii, 2004) Calage manuel sur le temps de réponse (correspondance des pics) Echanges karst / rivière Piézomètre « fictif » simulant l’état de saturation du karst Vidange ou perte selon un seuil Calage manuel sur les 3 paramètres (seuil, vidange, perte)

11 2 - Approche réservoirs + routage
Résultats : => Fonctionnement du karst en perte puis en gain au cours de la crue Pluie moy. = 86 mm Gain Perte Gain Perte

12 3 – Approche fonction de transfert
Karst barré avec principale émergence localisée sur un drain majeur Forte influence des pompages sur le fonctionnement du karst

13 3 – Approche fonction de transfert
Ladouche et al., (2012)

14 3 – Approche fonction de transfert
Ladouche et al., (2012)

15 3 – Approche fonction de transfert
Ladouche et al., (en cours) Débit du Verdouble à Tautavel Débit des sources de Font Dame et Font Estramar Débit des Pertes du Verdouble Débit des Pertes de l’Agly Débit de l’Agly au Mas Jau Débit Agly à Ansignan (Entrée barrage) Canal La Tour France Variation Volume du Barrage Caramany Avec prise en compte du débit de soutien d’étiage de l’Agly

16 3 – Approche fonction de transfert
Ladouche et al., (en cours)

17 Cuisine numérique et lien Aqui-Fr
Solutions analytiques, équations paramétriques et non paramétriques Différents langages (Vensim, matlab, excel,…) sous Windows (pas de linux au BRGM) Spécificité de Tempo (analyse du signal  fonction de transfert), puis codage dans matlab ou fortran ou … Pas de maillage type surfex, mais études CC  Safran Sorties: hydrogrammes ponctuels de débit, niveau, approche pseudo cartographique possible utilisation de critères stat (nash, rmse, R²,…) sur piézos ou débits exutoires (sauf onde diffusante) Intégration Aqui-Fr: 1) difficulté % maillage hydro / bv surface, 2) reprise des calculs pour intégration de surfex si possible, sinon on garde le schéma initial.

18 Bassins concernés