Modélisation des écoulements souterrains dans un système karstique à l’aide de l’approche « hybrid finite element mixing cell » : Application au bassin de la source de la Noiraigue (Suisse)

Abstract

Ce travail a pour objectif l’application de la méthode «hybrid finite element mixing cell» à un aquifère karstique naturel. L’approche HFEMC, développée à l’origine pour la modélisation des écoulements souterrains dans d’anciens sites miniers, peut être classée parmi les méthodes mixtes car elle utilise des équations d’écoulements différentes dans les zones normales du sous-sol et dans les régions marquées par la présence de cavités. Dans ces dernières, un niveau piézométrique moyen est utilisé. Les écoulements dans les différents sous-domaines sont couplés via l’imposition de conditions aux limites internes au modèle. Les deux grandes parties de ce travail analysent d’abord le comportement d’un modèle syn- thétique simplifié puis l’application de la méthode HFEMC au cas d’étude du bassin karstique de la source de la Noiraigue, situé dans le Jura suisse. Les résultats obtenus avec le modèle synthétique montrent que l’approche HFEMC est capable de reproduire certains phénomènes typiques de aquifères karstiques, comme les inter- actions entre les zones de conduits et la matrice rocheuse fracturée et l’inversion du gradient hydraulique lors des événements de crue. L’application de la méthode HFEMC à l’aquifère de la Noiraigue a montré des résultats démontrant le potentiel de la méthode et laissant entrevoir des perspectives d’amélioration du modèle du bassin. L’ensemble des résultats récoltés a aussi prouvé la grande sensibilité du modèle aux para- mètres d’échange utilisés dans les conditions aux limites internes ainsi que dans la condition aux limites appliquée à l’exutoire du système karstique.