Modélisation du fonctionnement de l'aquifère alluvial du fossé rhénan supérieur, vulnérabilité sous l'impact du changement climatique

par Charlotte Thierion

Thèse de doctorat en Hydrologie et hydrogéologie quantitatives

Sous la direction de Emmanuel Ledoux et de Florence Habets.

Soutenue en 2011

à Paris, ENMP .

  • Titre traduit

    The Upper Rhine Graben alluvial aquifer: functionning and vulnerability under climate change conditions


  • Résumé

    Ce travail de thèse s'est intéressé à la modélisation de l'aquifère alluvial du fossé rhénan supérieur, un hydrosystème de grande importance régionale, situé dans la partie franco-allemande du bassin du Rhin. Cet aquifère est caractérisé par des interactions nappes-rivières très importantes, qui sont encore relativement mal quantifiées du fait des fortes variations spatiales et temporelles qui les affectent. La modélisation hydrogéologique réalisée avec le logiciel MODCOU s'étend à la fois sur la plaine alluviale, et les bassins versants montagneux caractérisés par de fortes précipitations et des écoulements de subsurface vers la nappe alluviale du Rhin. La sensibilité du modèle à plusieurs paramètres hydrodynamiques a été testée, et la comparaison des simulations avec les observations piézométriques et hydrométriques grâce à des méthodes statistiques a permis d'estimer que l'infiltration des rivières représente plus des trois quarts de la recharge de la nappe. L'impact du changement climatique sur le fonctionnement de ce bassin a ensuite été estimé en prenant en compte plusieurs modèles de circulation générale, scénarios d'émission de gaz à effet de serre (SRES), et jeux de paramètres hydrodynamiques. Les projections climatiques utilisées conduisent à une assez forte dispersion des réponses en termes de débits et de piézométrie. Cependant, on constate une diminution généralisée de la recharge de la nappe, qui s'accentue à l'horizon 2100. L'évolution de la saisonnalité des écoulements est assez homogène pour l'ensemble des projections. L'analyse des incertitudes indique que la variance associée aux paramètres hydrodynamiques est assez faible, les principales sources d'incertitudes provenant des modèles de climat et des scénarios d'émission de gaz à effet de serre.


  • Résumé

    This Phd focuses on the hydrogeological modelling of the upper Rhine graben alluvial aquifer. This hydrosystem of regional importance is located in the French-German part of the Rhine basin. The aquifer is characterized by important river-aquifer interactions which have not been accurately quantified due to their high variations over space and time. The hydrogeological model developed with the MODCOU software includes the plain where the aquifer lies, as well as mountainous catchments characterized by heavy precipitations and subsurface flow towards the Rhine alluvial aquifer. The sensitivity of the model to several hydrodynamic parameters was tested, and statistical analysis of simulated and observed piezometric heads and river flows allowed estimating that rivers infiltration accounts for more than three quarters of the water table recharge. The impact of climate change on the functioning of the basin was then assessed using several general circulation models, SRES emission scenarios and hydrodynamic parameter sets. The climate projections show contrasted trends, which lead to a rather strong dispersion of river flows and piezometric levels responses. However there is a general decline of the aquifer recharge which increases by 2100. Changes in the seasonality of flow are rather homogeneous for all projections. The uncertainty analysis show that the hydrodynamic parameters explain only a small part of variance between models, and that the main sources of uncertainty are the climate models and emission scenarios.

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  • Détails : 1 vol. (186 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 145-154

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  • Cote : EMP 160.632 CCL TH 1316
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