Diapositive 1

1
Modélisation hydrodynamique du cycle dune eau de
pluie sur un sol incliné Sylvain WEILL Sous la
responsabilité dEmmanuel MOUCHE
2
Objectifs

• Modéliser le plus finement et le plus proprement
  possible le cycle de leau sur un transect de
  bassin versant.
• Ce cycle est décrit par les phénomènes suivants
• infiltration en zone non saturée
• recharge de la nappe de sub-surface
• alimentation du réseau hydrographique
• ruissellement en surface

3
Transect de bassin versant élémentaire
4
La zone saturée

• Les écoulements sont décrits par léquation de
  Darcy
• Léquation de conservation de la masse sécrit
  
• En combinant ces deux équations, on obtient
  léquation du mouvement

h pression deau (m) q flux moyen deau (m/s)
K perméabilité (m/s)
S coefficient demmagasinement (kg/m)
5
La zone non saturée

• Les écoulements sont décrits par léquation de
  Richards
• avec la capacité hydraulique

K(h)
C(h)
Ksat
S
Pression h
ZNS
ZS
6
Aspects numériques

• CASTEM
• Utilisation de la procédure DARCYSAT
• Les éléments finis mixtes hybrides
• Formulation plus locale que pour des éléments
  finis classiques
• Les nœuds sont placés aux centres des faces et
  aux centres des éléments
• Algorithme de Picard
• Algorithme itératif de résolution des équations
  non linéaires

7
Transfert deau en zone non saturée
COLONNE 1D VERTICALE OU VERTICALE
h 0
h h0
hini h0 lt 0
8
Humidification 1D horizontale
Temps
9
Humidification 1D verticale par le haut
Temps
BAS
HAUT
10
Couplage zone saturée zone non saturée
h h0
hgt0
hini h0 lt 0
11
Résultats
Temps
Entrée
Sortie
12
Modélisation de la charge et de la décharge dun
aquifère sous leffet dune pluie

• Domaine rectangulaire de 10 mètres de long pour 2
  mètres de profondeur.
• Conditions initiales le domaine est à
  léquilibre avec une nappe située à 1 mètre du
  fond.
• Conditions aux limites

Flux imposé pour simuler une pluie. On impose un
créneau de pluie.
?imp
t
Charge imposée pour simuler la présence dun
cours deau.
Flux nul.
13
Evolution des isopressions
t 1.4 heures
t 22.2 heures
t 6.5 jours
t 4 jours
Isopression G toit de la nappe
14
Courbe de restitution (débits en sortie)
15
Système dAbdul et Gillham (1984)
Limite à flux imposé
Pente de 20
ZONE NON SATUREE
ZONE SATUREE
Limite à charge imposée
16
Résultats
Champ de vitesse
Isopression D toit de la nappe
17
Conclusions

• La procédure DARCYSAT permet de modéliser
  lévolution de leau dans la zone saturée et dans
  la zone non saturée.
• Elle permet également de programmer des lois de
  comportement particulières. Ceci permettra à
  terme de modéliser le phénomène de ruissellement
  par une couche drainante aux propriétés
  spéciales.