impact du changement · décomposition du signal par les ondelettes ondelette : outil mathématique...
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APR VMC 2006
http://agire.brgm.fr/VULCAIN.htm
Impact du changement
climatique sur un aquifère
captif côtier : le pliocène
du Roussillon
Y. Caballero, B. Ladouche (BRGM)
I. Terrasson, S. Chazot (BRl Ingéniérie)
Dix-huitièmes Journées Techniques du Comité Français d’Hydrogéologie
de l’Association Internationale des Hydrogéologues
15-17 mars 2012 - Cassis, France
Ressources et gestion des aquifères littoraux
15-16 mars 2012 – Cassis
Plusieurs études d’impact du CC sur la ressource en eau de surface:
France:
- GICC :
• Rhône (1999 – 2000)
• Seine (2001)
• Seine et Somme – Rehyss (2008)
• R²D² 2050 Durance (2010)
- AE Adour Garonne (2003)
- Explore 2070 (2011)
- ANR Vulcain (PO),..
Constat
Impact du changement climatique sur la ressource en eau souterraine
• Aquifères libres
• Aquifères captifs ??
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Aquifère plioquaternaire du
Roussillon:
• Aquifère captif;
• Multicouche hétérogène;
• longues chroniques
piézométriques (>10 ans)
• Baisse du niveau depuis 30 ans
Zone d’étude
Perpignan
Modélisation
hydrodynamique complexe
Analyse du signal
piézométrique
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Décomposition du signal par les ondelettes
Ondelette : outil mathématique de décomposition d’un signal
Scalogramme présence ou absence de phénomènes périodiques
et localisation dans le temps
Chronique piézométrique de Perpignan
Périodicité
annuelle
Ressources et gestion des aquifères littoraux
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Décomposition du signal par les ondelettes
Croisement scalogramme pluie / piézo Perpignan,
+
Etude de la cohérence
une partie de la variabilité piézométrique est expliquée par
une autre variable (pompages)
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Analyse du signal piézométrique
Ressources et gestion des aquifères littoraux
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Méthode de modélisation
Pluie
ETP
Débit
Réponse impulsionnelle à 3
entrées: recharge, relation
nappe/rivière, prélèvements
Modèle de
transfert
Niveau
piézométrique
Pluie
efficace
PompagesPompage
base
Pompage
« saisonnier »
Réponse impulsionnelle à 3
entrées: recharge,
prélèvements saisonnier et de
base
Estimation des
prélèvements sur
toute la période
d’observation
Modélisation possible
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Perpignan_Zone1\Modèle et observations S= 0.43589E+00 m R2=
0.881 Nash= 0.8
44
45
46
47
48
49
50
51
52
1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006
m
Modèle Perpignan_NGF_
-0.03
-0.02
-0.01
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0 50 100 150 200 250 300
Décalage (j)
Recharge
Pompage « Saisonnier »
Modélisation de la piézométrie de Perpignan
Contribution moyenne des
composantes au fonctionnement
Recharge : 46.2 %
Pompage « saisonnier» : 25.5 %
Pompage « base » : 28.3 %
+
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Caractérisation du comportement du système en absence de pompage (Perpignan)
Modèle Perpignan (pompages zone 1)
44
46
48
50
52
54
56
19
78
19
82
19
86
19
90
19
94
19
98
20
02
20
06
20
10
20
14
20
18
20
22
20
26
20
30
20
34
20
38
20
42
m, NGF
-
2 000 000
4 000 000
6 000 000
8 000 000
10 000 000
12 000 000
14 000 000
Vo
lum
e (
m3
/an
)
Perpignan_NGF_ Modèle Sollicitation Base, Zone 1 Sollicitation Saisonnière, Zone 1
Prélèvements
estimés
244 219
Sollicitation estivale = 0
Pluie/ETP : identiqueà la période (1970-2006)
Pompage estivaux = 0
Diminution des volumes Pompés en 5 années
Stabilisation
de la charge
hydraulique
autour de
53.5 m NGF
Proche des
niveaux observés
dans les années
1960 (J.P.
Marchal)
Modélisation de la piézométrie de Perpignan
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Scénarios climatiques
5 MCG (AR4 / SRES A1B):
IPSL-CM4 (FR)
CNRM-CM3 (FR)
UKMO-HadGEM1 (GB)
NCAR-CCSM3.0 (USA)
MPI-ECHAM5 (ALL)
PresentFuture T-T=T
Present
PresentFuture
P
P-P=P
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Climat 2020-2040
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
2035 2036 2036 2037 2038 2039
Pié
zo
mé
trie
(m
, N
GF
)
Actuel, avec pompages (base et saisonnier) MULTI avec Pompages (base et saisonnier)
Actuel, sans pompages saisonnier MULTI, sans pompage saisonnier
(chronique Safran modifié : MULTI)
Pompage de « Base » : identique à 2006-2007 (moyenne)
Tests pour Argelès avec et sans sollicitation saisonnière (identique à 2006-2007 : moyenne)
Impact CC sur la piézométrie d’Argelès
En étiage, l’effet du climat est masqué par l’effet des pompages
En période de recharge légère diminution (ETP)
Ressources et gestion des aquifères littoraux
15-16 mars 2012 – Cassis
Climat 2040-2060
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
2055 2056 2056 2057 2058 2059
Pié
zo
mé
trie
(m
, N
GF
)
Actuel, avec pompages MULTI avec Pompages
Actuel, sans pompage saiasonnier MULTI, sans pompage saisonnier
Pompage de « Base » : identique à 2006-2007 (moyenne)
Tests pour Argelès avec et sans sollicitation saisonnière (identique à 2006-2007 : moyenne)
Impact CC sur la piézométrie d’Argelès
Modèles climatiques (Safran modifié) 2040_2060
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
1/1/2055 30/6/2055 27/12/2055 24/6/2056 21/12/2056 19/6/2057 16/12/2057 14/6/2058 11/12/2058
Pié
zom
étri
e (m
, NG
F)
Argelès_Climat_actuel_2040-2060 Modèle Argeles_CNRM_2040_2060 Modèle Argelès_HADC_2040_2060
Modèle Argeles_IPSL_2040_2060 Modèle Argelès_2040_2060_MPIM Modèle Argelès_NCAR_2040_2060
Modèle Argeles_MULTI_2040_2060
Ressources et gestion des aquifères littoraux
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• Signal piézométrique pliocène: influence prépondérante prélèvements /
recharge
• Prélèvements = tendance + pompage saisonnier
90% / 10% pour Perpignan
70% / 30% pour Argelès
• Traitement du signal (ondelettes) permet de décrire l’évolution des
prélèvements et modèle de transfert de simuler les évolutions
observées
• Impact du climat se traduit surtout sur la période de recharge (baisse de
~20 cm / 2 m de battement de nappe), qui pourrait être compensée par
une diminution du pompage saisonnier en été (~70 cm).
Limite:
• pas de prise en compte de l’apport par les rivières
• Capacité et limite d’exploitation de l’aquifère? Biseau salé?
besoin d’une modélisation 3-D
Conclusions