FracSYS – Un outil pour modéliser les aquifères fracturés
Les aquifères fracturés en Suisse
Les aquifères fracturés représentent près de 80% de la surface de la Suisse (Sinreich et al., 2012). L’exploitation de ces aquifères permet de couvrir environ 30 % des besoins en eau potable à l’échelle nationale.
De façon paradoxale, ces milieux soufrent d’un déficit de connaissance, en particulier sur l’organisation des flux en leur sein. D’une manière générale, les écoulements sont attendus au sein des réseaux de fractures, dans les plans de failles et les plans de joints. A l’échelle locale, ces écoulements sont pourtant difficiles à localiser, à décrire et à quantifier précisément et notamment pas au niveau de détail nécessaire aux gestionnaires de la ressource en eau pour en assurer l’exploitation pérenne, la protection, et prévenir les conflits d’usages.
Les outils pour modéliser la géométrie, estimer les propriétés des réservoirs et les caractéristiques des écoulements au sein de ces aquifères sont complexes et nécessitent de nombreuses informations et des jeux de données importants. Dans la grande majorité des cas, les gestionnaires de la ressources ne peuvent satisfaire à ces contraintes, et il n’existent ainsi pas d’outils simple, peu coûteux, accessible sans connaissances experte.
Offrir un outil accessible pour les gestionnaires
Le projet FracSys vise à combler ce manque, en proposant une solution :
- permettant de construire un modèle conceptuel d’aquifère en milieu fracturé à un coût extrêmement faible ;
- offrir une interface utilisateur simple et conviviale, accessible depuis un navigateur ;
- permette d’identifier, pour une zone d’étude, les réservoirs aquifères dans l’espace et dans le plan et identifier les « chemins de l’eau » au sein de ces réservoirs
- servir d’outil de dissémination de la connaissance, auprès d’une large audience.
Un projet en plusieurs phases
Informations
Chef de projet CREALP :
ABEL HENRIOT
Hydrogéologue & Datascientist
Avec la collaboration de
Yvann Milankovic [Hydrocarto]
Arnaud Mallard [ISSKA]
Durée du projet : 2025 – 2026
Porteurs du projet : OFEN
Le développement de l’outil FracSys a été conçu en trois phases.
Phase 1 : Concepts et approches méthodologiques
Phase 2 : Implémentation des méthodes et développement d’une preuve de concept
Phase 3 : Du prototype à l’outil final
Phase 1 : Concepts et approches méthodologiques [2024-2025]
La phase 1 (2024-2025) a permis d’étudier les différents représentations conceptuelles et les approchent numériques existantes, puis de choisir et développer l’approche conceptuelle la plus adaptée au futur outil de modélisation FracSys.
Pour le développement du futur outils FracSys, trois différentes zones au sein des roches fracturées ont été distinguées :
- la « top fracture zone » (horizon altéré, saprolite, régolite suivant le contexte)), développée dans les premiers mètres (jsuqu’à une centainre) depuis la surface, qui abrite une densité élevé de failles de second ordre (fissures, fractures) engendrées par des phénomènes de décompression, érosion,etc. Cette zone est caractérisée par une faible perméabilité, mais une porosité assez importante, ce qui lui donne un rôle capacitif ;
- la « damage zone » est la zone des discontinuités principales, constituée de fractures de premier ordre, donc l’origine tectonique ou structurale. La perméabilité de ces fractures peut varier suivant le remplissage par l’altération, et cette zone peut avoir un rôle de conducteur hydraulique (drain), ou de barrière hydraulique. Dans le cas d’un drain, cette zone à un rôle transmissif.
- la zone « saine » ou « low fracture zone » est la zone qui n’est ni altéré ni concerné par la fracturation de premier ordre. Elle n’est pas intéressante du point de vue de l’hydrogéologie
Dans un second temps, les différentes étapes et les informations nécessaires à chacune d’elles ont été identifiées, et résumées sous la forme d’un flux de travail. Cette étape a permis de définir les grandes étapes nécessaires à l’implémentation outil numérique. Le prototypage de cet outil est l’objet de la phase 2.
Rapport complet de la phase 1 ici.
Phase 2 Prototype et preuve de concept [2025-2026]
Cette phase est destiné au prototypage de l’outil. Elle repose d’une part sur les éléments techniques de la phase 1, d’autre part sur l’utilisation de cas d’études servant à confronter le développement du prototype aux contraintes de disponibilité des données et d’accès aux connaissances rencontrées par les gestionnaires.
Différents cas d’études ont été considérés, tous situés en Valais. Parmi ceux là, c’est la région de la Haute Nendaz qui a finalement permis d’accompagner le développement du prototype.
Elements de géologie
La région de la dent de Nendaz est située dans le Pennique moyen. Des dépôts sédimentaires d’âges Carbonifères à Permien y sont retrouvés. Cette région fortement tectonisée comprends de nombreux plans de failles, et de contact entre les différentes séries.
Dans la partie sommitale, la série de la Dent de Nendaz, essentiellement schisteuse, est concernée par l’altération récente (décompression) justifiant la présence d’une zone de type « top fracture zone ». Le recouvrement quaternaire (moraines et masses glissées) est modeste ou localisé.
Circulations d’eau souterraine
La circulation de l’eau dans ce contexte est attendu selon plusieurs modalitées :
- au sein des sédiments meubles, quaternaire. Ces écoulements ne sont pas modélisés dans le cadre du projet
- au sein de la top fracture zone
- au sein des accidents tectoniques et des contacts entre les différents membre de la série sédimentaire
Prototype et cas d’application dans le Valais
Phase 3 : L’outil final, et les défis encore à relever
Cette phase reste soumise à l’obtention de financements.
Références bibliographiques
Sinreich, M., Kozel, R., Lützenkirchen, V., Matousek, F., 2012. Grundwasserressourcen der Schweiz – Abschätzung von Kennwerten. Ressources en Eaux souterraines de Suisse – évaluation des paramètres clés. Aqua & Gas 9, 16–28.