Institut Suisse de Spéléologie et de Karstologie

KarstMOD

"Karst MODelling"

L’ISSKA développe et applique des modèles numériques pour reproduire la dynamique des eaux souterraines. Ces modèles sont utilisés pour l’évaluation de la recharge (infiltration efficace), l’évaluation du stockage, et l’évaluation du débit d’un ou de plusieurs exutoire(s) en particulier.

L’ISSKA utilise et développe principalement deux types de modèles :

1) Un modèle hydrologique pour l’évaluation de la recharge

Ces outils simulent comment et pourquoi 20 à 60% des précipitations n'atteignent jamais les aquifères karstiques (évapotranspiration, stockages).  

2) Un modèle hydraulique pour la simulation des écoulements dans les milieux karstiques

Dans le karst, l'eau s'écoulement principalement dans des "tuyaux" naturels format un "réseau de conduit karstiques". Les écoulements y sont contrôlés par les lois de l'hydraulique.

 

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Modèle hydrologique pour l’évaluation de la recharge

Avant de s'infiltrer dans le karst, les précipitations traversent une couverture végétale (plus ou moins importante), un sol (plus ou moins épais) et une zone d'altération des calcaires (épikarst). La part d'eau retenue dans ces sous-systèmes varie dans le temps et l'espace et représente 20 à 60% de la précipitation totale. Pour approcher les stockages et pertes liés à ces systèmes superficiels, des modèles hydrologiques semi-distribués à licence commerciale sont utilisés : RS3.0, Minerve. D'’autres sont développés en interne. 

Illustration d’un modèle de recharge développé par l’ISSKA pour la simulation de la recharge des aquifères en contexte plateaux calcaires de basse altitude.

 

 

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Modèle hydraulique pour la simulation des écoulements dans les milieux karstiques

La circulation des eaux souterraines dans les conduits karstiques respecte les principes hydrauliques de pertes de charge, qui sont fonction de la taille des conduits, de la longueur et de la rugosité des parois. Ces circulations peuvent être simulées par l’intermédiaire de modèles hydrauliques à licence commerciale type Infowork® ou SWMM®. L’ISSKA utilise fréquemment ce type de modèle en complément des modèles de recharge pour simuler le comportement respectif des exutoires permanents et de trop plein d’un système karstique.

Illustration d’un modèle hydraulique de la partie aval du système karstique de la source de Brunnmühle (BE). Le modèle comprend plusieurs exutoires « naturels » permanents (sources de Brunnmühle, de Sauser), naturels de trop plein (grottes de Wasserhooliloch, Schüttstein, Gischeren) et des exutoires artificiels (D-Stollen, F-Stollen). Seul un modèle peut permettre de calibrer les relations hydrauliques entre les exutoires.  

 

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