Modélisation mathématique de la migration des nitrates dans les eaux souterraines

Mathematical modeling of nitrate migration in groundwater

• Auteur / Autrice : Rawaa Awada
• Direction : Carole Rosier, Jérôme Carrayrou
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Inscription en doctorat le 04/11/2021
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMPA - Laboratoire de Mathématiques Pures et Appliquées Joseph LIOUVILLE

Mots clés

Mots clés libres

Transport reactif

Equilibre thermodynamique

Modélisation des écoulements souterrains

Méthode d'accélération d'Anderson

Equation de Richards

Simulations numériques

Reactive transport

Thermodynamic equilibrium

Groundwater flow modeling

Anderson acceleration method

Richards equation

Numerical simulations

Résumé

L'objectif de ce projet est de proposer une nouvelle approche de modélisation pour étudier la vulnérabilité des aquifères au regard des poluants agricoles. Ce projet pluridisciplinaire vise à développer des modèles prenant en compte de manière efficace la dynamique de l'écoulement et le transport réactif hétérogène de polluants. La stratégie classique exploite les contrastes d'échelles pour obtenir des modèles simplifiés de la dynamique de l'écoulement, puis les couple aux modèles chimiques. Cette mise à l'échelle moyenne les processus chimiques sur l'ensemble de l'aquifère et sur une échelle de temps non adaptée aux enjeux de la gestion des réserves. Dans notre approche, la première étape sera l'élaboration d'une méthode de zonage biochimique permettant de travailler localement sur des ensembles restreints d'espèces chimiques. La seconde consistera à développer de nouveaux modèles d'écoulement (par mise à l'échelle) qui tiennent compte des erreurs à l'échelle du zonage.

The goal of this project is to provide a new modeling approach for studying the vulnerability of aquifers with regard to agricultural pollutants. This multidisciplinary project aims at developing models taking efficiently into account the flow dynamics and the heterogeneous reactive transport of pollutants. The classical strategy consists in using the scale contrasts to provide simplified models for the slow dynamics of the flow, and then coupling them with biochemical models. When it is justified, this upscaling may only give results which average the chemical processes on the whole aquifer and on a time scale that is not adapted to reserve management issues. In our innovative approach, the first breakthrough will be the development of a biochemical zoning method to work locally on restricted sets of chemical species. The second one will consist in developing new flow models (by upscaling) which take into account errors at the zoning scale.