Réponse d'un système aquifère multicouche aux variations paléoclimatiques et aux sollicitations anthropiques : approche par modélisation couplée hydrodynamique, thermique et géochimique

Response of a multi-layered aquifer system to the paleoclimatic variations and the anthropic pressure : approach to coupled hydrodynamical, thermal and geochemical modelling

• Auteur / Autrice : Olivier Douez
• Direction : Olivier Atteia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et technologie. Sciences de l'eau
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Bordeaux 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Paléoclimatologie

Modèles mathématiques

Eaux souterraines

Aquitaine, Bassin (France)

Aquifères

Mots clés libres

Hydrogéologie

Thermique

Géochimie

Isotopie

Modelisation

Paléo-hydrogéologie

Résumé

Le fonctionnement hydrogéologique des grands bassins sédimentaires est souvent analysé sur le court terme avec l'hypothèse que le régime hydrodynamique était stabilisé avant l'exploitation humaine. Le comportement du système multicouche sud-aquitain, et en particulier de l'aquifère des Sables Infra-Molassiques, est étudié ici sur le long terme afin d’être intégré dans un modèle hydrodynamique. 'interprétation des données de la chimie de l’eau a montré que des transferts verticaux associés ou non à un flux horizontal pouvaient expliquer ces résultats et a permis d'exposer l'idée d'une phase de recharge importante à la fin du Pléistocène. Un scénario des phases potentielles de recharge sur 40000 ans été proposé à partir d’une reconstitution paléoclimatique. N modèle couplé hydrodynamique et thermique comportant onze couches sur une extension de 32000 km² a été réalisé. La calibration des paramètres hydrodynamiques à l’aide de variations induites par deux stockages de gaz et des conditions thermiques a été effectué. La simulation des variations eustatiques sur les derniers 100000 ans a montré la faible influence de ces fluctuations. La simulation des variations de recharge sur 40000 ans a été effectuée et a permis d’établir trois principaux axes d'écoulement en cohérence avec les contraintes géochimiques. L'importance des transferts verticaux et horizontaux a pu être approchée à l'aide de bilans de flux. Enfin, la baisse piézométrique actuellement observée serait la conséquence principale des prélèvements de ces trente dernières années et de la vidange naturelle du système amorcé il y a 150 ans, suite à une recharge importante au cours du Petit Age Glaciaire.

The hydrogeologic behaviour of large sedimentary basins is often analysed on the short term on the assumption that the hydrodynamic state was stabilized before the human exploitation. The behaviour of the south-Aquitaine multi-layered system, and in particular of the Infra-Molassic Sands aquifer, is studied here on a long term period in order to be integrated in a hydrodynamic model. The interpretation of the data of the water chemistry showed that vertical flows combined or not with a horizontal flow could explain these results and it made it possible to present the idea of a major phase of recharge at the end of the Pleistocene. A scenario of the potential phases of recharge over 40,000 years was realized starting from a paleoenvironmental reconstitution. A hydrodynamic and thermal coupled model including eleven layers on an extension of 32,000 km ² was carried out. The calibration of the hydrodynamic parameters using variations induced by two storages of gas and of the thermal conditions was done. The simulation of the eustatic variations on the last 100,000 years showed the weak influence of these fluctuations. The simulation of the variations of recharge over 40,000 years was carried out and enabled to establish three principal axis of flow in coherence with the geochemical constraints. The importance of the vertical and horizontal transfers could be done using water budget. Finally, the piezometric fall currently observed would be the principal consequence of the pumping of the last thirty years and of the natural drainage of the system started 150 years ago, following an important refill during the Little Ice Age.