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TitreGeostatistical simulations of the full 3D block hydraulic conductivity tensor considering inner local-scale variability
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AuteurBenoit, N; Marcotte, D; Molson, J W; Pasquier, P
SourceCommission géologique du Canada, Dossier public 8700, 2020, 6 pages, https://doi.org/10.4095/321822 (Accès ouvert)
Image
Année2020
ÉditeurRessources naturelles Canada
Documentdossier public
Lang.anglais
DOIhttps://doi.org/10.4095/321822
Mediaen ligne; numérique
Référence reliéeCette publication est reliée Benoit, N; Benoit, N; Benoit, N; Benoit, N; Benoit, N; Marcotte, D; Marcotte, D; Marcotte, D; Marcotte, D; Marcotte, D; Molson, J W; Molson, J W; Molson, J W; Molson, J W; Molson, J W; Pasquier, P; Pasquier, P; Pasquier, P; Pasquier, P; Pasquier, P; (2018). Geostatistical simulations of the full 3D block hydraulic conductivity tensor considering inner local-scale variability, geoENV 2018 - 12th International Conference on Geostatistics for Environmental Applications, book of extended abstracts
Formatspdf
ProvinceOntario
SNRC31D/04; 31D/05
Lat/Long OENS -80.0000 -79.5000 44.3333 44.0000
Sujetsressources en eau souterraine; aquifères; écoulement de la nappe d'eau souterraine; conductivité hydraulique; transmissivité; perméabilité; géostatistiques; simulations par ordinateur; établissement de modèles; unités hydrostratigraphiques; bassins versants; mécanismes de transport; trous de mine; analyses granulométriques; méthodologie; hydrogéologie; géomathématique; stratigraphie; Nature et environnement; Sciences et technologie
Illustrationslocation maps; 3-D models; plots; schematic cross-sections; profiles; models
ProgrammeGéoscience des eaux souterraines, Caractéristiques d'aquifères et support cartographique
Diffusé2020 03 02
Résumé(non publié)
Dans les systèmes hydrostratigraphiques régionaux, les hétérogénéités représentées par la conductivité hydraulique (K) jouent un rôle central sur les vitesses d'écoulement et la modélisation du transport de contaminants. Les mesures typiques de K provenant d'essai de terrain sont représentatives généralement que d'un ou plusieurs hydrofaciès locaux d'une seule unité hydrostratigraphique (HSU). À l'échelle régionale, de nombreuses unités HSU existent, chacune montrant une distribution de valeurs de K s'étendant sur plusieurs ordres de grandeur. Pour une modélisation numérique réaliste, une échelle intermédiaire c'est-à-dire une échelle de bloc, est requise. Chaque bloc HSU doit donc contenir un tenseur 3D de K équivalent qui prend en compte la connectivité des hydrofaciès et les variations de conductivité à l'échelle locale. Nous proposons une approche en quatre étapes: 1- simulation à l'échelle locale de K pour chaque HSU, 2- mise à l'échelle des réalisations locales (quasi-ponctuelles) en bloc 3D représenté par un tenseur complet de K à l'aide d'un simulateur d'écoulement par éléments finis bloc par bloc, 3- définition de la covariance spatiale du tenseur de bloc K, et 4- simulation directe des tenseurs de bloc K à l'échelle régionale. Cette approche a été appliquée à la modélisation régionale de l'écoulement des eaux souterraines sur un modèle déterministe 3D complexe du bassin versant Innisfil Creek en Ontario (Canada). La base de données des K a été construite en utilisant 1 086 mesures de transmissivité extraites de puits publics, 32 HSU provenant d'échantillons de forage pour des tests de perméabilité en laboratoire et 1 694 analyses granulométriques provenant d'un échantillonnage haute résolution de 15 forages situés dans la zone d'étude. Ces derniers ont été utilisés pour caractériser la variabilité à l'échelle locale de K. Une méthode de simulation par bandes tournantes non conditionnelles a été utilisée pour simuler les champs K scalaires à l'échelle locale. Les tenseurs de conductivité hydraulique de bloc 3D ont été obtenus par mise à l'échelle des résultats de simulation à l'échelle locale vers l'échelle de bloc en utilisant le simulateur d'écoulement par éléments finis Saltflow. L'analyse des composantes du tenseur K, mis à l'échelle, a révélé un contrôle clair des composantes principales avec de fortes corrélations entre elles. Les tenseurs K ont montré des portées de corrélation de quelques à plusieurs blocs en fonction du HSU. La covariance des composantes principales du tenseur a été combinée dans un modèle linéaire de corégionalisation afin de simuler une série de champs de tenseur de blocs de K dans un modèle hydrostratigraphique fixe. L'écoulement des eaux souterraines simulé, en utilisant un ensemble de champ de K, a été comparé à l'écoulement d'un modèle déterministe calibré en utilisant un seul tenseur K par HSU. Les champs de tenseur de K simulés ont montré une correspondance avec les données de charges hydrauliques observées comparable à celle du modèle déterministe. L'impact associé à l'incertitude du tenseur K sur une réponse typique de simulation d'écoulement a été évalué et s'est révélé non négligeable. L'approche peut facilement être appliquée pour inclure l'incertitude du modèle hydrostratigraphique lui-même afin d'obtenir une évaluation plus large de l'incertitude sur le modèle d'écoulement.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Ce résumé étendu décrit une méthode efficace de mise à l'échelle en plusieurs étapes pour la caractérisation régionale du tenseur complet 3D de conductivité hydraulique (K) des unités hydrostratigraphiques (HSU). La méthode est basée sur la modélisation géostatistique et d'écoulement de l'eau souterraine permettant de définir la distribution spatiale du tenseur K en considérant l'effet de sa variabilité à l'échelle locale. Elle a été testé et validé avec succès en utilisant des simulations déterministes et stochastiques dans le comté de Simcoe sud, en Ontario. Cette méthode supporte la caractérisation des tenseurs de K 3D complets des HSU et semble bien adaptée pour déterminer l'incertitude des modèles d'écoulement et de transport des eaux souterraines, y compris la vulnérabilité des aquifères. Les résultats sont utilisés pour la modélisation de l'écoulement des eaux souterraines et les analyses de son incertitude. Cette recherche a été réalisée dans le cadre du Programme de géosciences des eaux souterraines - Commission géologique du Canada en collaboration avec l'École Polytechnique de Montréal, la Commission géologique de l'Ontario et l'Université Laval.
GEOSCAN ID321822