COMPOSANTE  SHOFM

MODELE DE SIMULATION D’AQUIFERE

1. Objectifs

ASM (Aquifer Simulation Model) est l’implémentation complète d’un modèle d’eaux souterraines 2-D utilisable sur un PC sous MS-Windows. Il a initialement été développé comme un outil pédagogique à l’intention d’étudiants en hydrogéologie, ingénierie civile et environnementale. La première version d’AMS a été publiée en 1989 et tournait sous MS-DOS. ASM a été continuellement amélioré depuis. La version 6.0 d’ASM tourne sous le système d’exploitation Windows Microsoft et est la dernière et la plus puissante version. Une nouvelle interface graphique particulièrement pratique est utilisée et la nouvelle version permet de manipuler de plus grands maillages, ce qui en fait un outil professionnel.

2. Description

Le modèle se simulation d’aquifère pour Windows (ASMWIN), version très améliorée d’ASM 5.0 qui tourne sous MS-DOS (Kinzelbach & Rausch, 1995), implémente un modèle complet d’écoulement et de transport souterrain en deux dimensions. ASMWIN dispose d’une interface graphique professionnelle, d’un modèle d’écoulement en différences finies, d’un outil de calage automatique du modèle d’écoulement, un modèle de suivi des particules, d’un modèle de transport de parcours aléatoire, d’un modèle de transport en différences finies et de plusieurs autres outils de modélisation utiles.

L’interface graphique permet de créer et de simuler facilement des modèles. Elle peut manipuler des modèles comportant jusqu’à 150 par 150 mailles et 1000 périodes de temps (intervalles de pompage). ASMWIN peut tracer des cartes d’isovaleurs et des tracés colorés des données d’entrée et des résultats de simulation. Les tracés colorés peuvent utiliser toute la palette des couleurs RGB pour colorier les mailles possédant différentes valeurs. Les courbes d’isovaleurs peuvent être superposées à ces tracés. Des graphiques pouvant être intégrés dans des publications peuvent être sauvegardés sous une large gamme de formats parmi lesquels SURFER, DXF, HPGL et BMP (Windows Bitmap).

Les équations discrétisées de l’écoulement sont résolues (module ASMSIM1) par la méthode du gradient conjugué préconditionné (PCG), avec le préconditionnement de Cholesky sur la diagonale. Pour les champs en régime permanent le module ASMOPTI propose une procédure de calage automatique utilisant l’algorithme de Marquardt-Levenberg.

Le module de suivi des particules ASMPATH offre plusieurs méthodes d’interpolation des vitesses et utilise l’intégration d’Euler pour calculer les lignes de courant et les temps de transit. Il est possible d’utiliser des procédures avant ou rétrograde de suivi des particules en régime permanent et en régime transitoire. ASMPATH calcule et affiche simultanément les lignes de courant et des marques de temps de transit. Il offre diverses options d’affichage graphique, qui comprennent les isopièzes, les isovaleurs de rabattement et les vecteurs de vitesse.

Deux modules de simulation du transport sont disponibles. Le premier utilise un schéma en différences finies (Module ASMT2SIM) alors que le second utilise une méthode de parcours aléatoire basée sur la théorie de Ito-Fokker-Planck (Module ASMWALK).

Les outils de modélisation comprennent un extracteur de résultats, un interpolateur de champ, un générateur de champ, un estimateur de bilan hydrique et un visualiseur de graphiques.

L’extracteur de résultats permet à l’utilisateur d’extraire les résultats de simulation de n’importe quelle période et de les diriger vers une feuille de calcul. Les résultats peuvent alors être examinés ou sauvegardés dans des fichiers de données ASCII ou compatibles avec SURFER. Les résultats des simulations comprennent les charges hydrauliques, les rabattements, les vitesses de Darcy, les termes de pertes et les concentrations.

L’estimateur de bilan hydrique calcule non seulement le bilan de zones définies par l’utilisateur mais aussi l’échange de flux entre de telles zones. Il permet à l’utilisateur de déterminer le flux à travers une frontière particulière.

Le générateur de champ génère des champs de valeurs transmissivité ou de conductivités hydrauliques hétérogènes. Il permet à l’utilisateur de simuler statistiquement les effets et influences d’hétérogénéités inconnues à petite échelle. Le générateur de champs s’appuie sur l’algorithme de Mejía (1974).

Le visualiseur de graphiques affiche les courbes des charges hydrauliques, rabattements et concentrations simulées en fonction du temps.

3. Apports requis

Conductivités hydrauliques, coefficients d’emmagasinement, conditions initiales, conditions aux limites (flux aux limites, limites à potentiel imposé), données hydrologiques (par exemple niveau des rivières, pompages dans les puits, recharges), données de calage.

4. Produits

Résultats de simulation sous forme de courbes d’isovaleurs, tracés colorés, séries chronologiques.

5. Exigences et contraintes afférentes à l'exploitation

Matériel :
Ordinateur personnel sous Windows Microsoft 3.1x/95/98/NT
8 MB de mémoire disponible (On recommande 16 MB ou plus)
Un lecteur de CD-ROM et un disque dur
Un moniteur VGA ou de meilleure résolution
Une souris Microsoft ou un dispositif de pointage compatible

Logiciels :
Un compilateur Fortran est nécessaire si l’on envisage de modifier et de compiler les modules ASM-SIM1, ASMT2SIM, ASMWINMC et ASMOPTI.

Ce modèle ne doit être utilisé que par des professionnels expérimentés.

6. Forme de présentation

Manuel (en anglais) avec le programme sur CD-ROM.

7. Antécédents

A été utilisé avec succès en Allemagne et en Asie du Sud-Est.

8. Origine de la composante et appui technique

Wen-Hsing Chiang, Wolfgang Kinzelbach, Randolf Rausch.

Des sessions de formation peuvent être organisées par le CNRS d’Allemagne.

9. Comment l'obtenir

Auprès du Centre national de référence du SHOFM d’Allemagne.

10. Conditions à respecter

Une modique contribution aux frais est demandée. Veuillez vous renseigner pour plus d’information.