impact du changement · décomposition du signal par les ondelettes ondelette : outil mathématique...

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 ??



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



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



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)



Analyse du signal piézométrique



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



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 %

+



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



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



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)



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



• 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

impact du changement · décomposition du signal par les ondelettes ondelette : outil mathématique...

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