Brevet FR3109790A1 — publié le 20211105

L’invention est un procédé de conception d’une source de recharge artificielle (2) d’un aquifère (1), dans le lequel on met en œuvre les étapes suivantes : - fourniture d’au moins une donnée d’aquifère (1) relative à une caractéristique de l’aquifère (1) ; - fourniture d’au moins une donnée de puits (3) relative à une caractéristique d’un puits (3) de pompage de l’aquifère (1) ; - fourniture d’au moins une donnée de source de recharge artificielle (2) relative à une caractéristique d’une source de recharge artificielle (2) de l’aquifère (1) ; - au moyen des données fournies d’aquifère, de source de recharge artificielle et de puits, détermination d’au moins une donnée de conception de la source de recharge artificielle (2) ; - au moyen de la donnée de conception, conception de la source de recharge artificielle. Figure pour l’abrégé : figure 3 Procédé de conception d’une source de recharge artificielle L’invention concerne la gestion d’un aquifère, notamment la gestion de la recharge d’un aquifère. En particulier, elle concerne la conception d’une source de recharge artificielle d’un aquifère. La gestion de la recharge d’un aquifère vise à gérer la quantité d’eau présente dans l’aquifère afin d’éviter un manque d’eau, ou au contraire, un débordement en surface. Elle vise également à gérer l’éventuelle fuite d’eau de l’aquifère vers un cours d’eau ou un autre système hydrologique de surface (lac, étang, source…). Avant de mettre en place une source de recharge artificielle en eau ; pour réguler la quantité d’eau de l’aquifère, il est d’abord nécessaire de simuler l’impact de cette source sur l’aquifère et son environnement, et d’en déduire les caractéristiques techniques adéquates de la source. On connaît de l’état de la technique des solutions analytiques permettant d’estimer une évolution d’un aquifère dans un environnement simplifié, en fonction des caractéristiques d’une source de recharge artificielle. Cependant, ces solutions ne permettent pas de modéliser de manière suffisamment proche de la réalité l’aquifère dans un environnement plus complexe, par exemple pour un aquifère anisotrope ou aux dimensions limitées, ou encore en présence d’un puits de pompage. Ces solutions ne permettent pas non plus de mesurer précisément l’impact de la source de recharge sur d’autres éléments interagissant avec l’aquifère, tels qu’un cours d’eau. On connaît également de l’état de la technique l’utilisation de modèles numériques. Ils visent à déterminer l’évolution de l’aquifère dans un environnement complexe de manière plus précise au moyen d’un modèle numérique de l’aquifère, ses caractéristiques et celles de l’ensemble des éléments interagissant avec l’aquifère étant représentées numériquement au travers d’un maillage plus ou moins complexe de ce dernier. Cependant, de tels modèles numériques d’environnement d’aquifères sont rares, car ils sont coûteux et longs à développer. En outre, on ne dispose que très rarement de données suffisantes pour les concevoir. En particulier, les données complètes concernant la géométrie des aquifères et leurs propriétés physiques sont rarement disponibles. Enfin, ces solutions numériques mettent en œuvre des calculs complexes et donc particulièrement longs. L'invention a notamment pour but de fournir une solution permettant de concevoir de manière à la fois facile, précise et rapide une source de recharge artificielle d’un aquifère dans un environnement complexe à partir de données simples. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de conception d’une source de recharge artificielle d’un aquifère, dans le lequel on met en œuvre les étapes suivantes : - fourniture d’au moins une donnée d’aquifère relative à une caractéristique de l’aquifère ; - fourniture d’au moins une donnée de puits relative à une caractéristique d’un puits de pompage de l’aquifère ; - fourniture d’au moins une donnée de source de recharge artificielle relative à une caractéristique d’une source de recharge artificielle de l’aquifère ; - au moyen des données fournies d’aquifère, de source de recharge artificielle et de puits, détermination d’au moins une donnée de conception de la source de recharge artificielle ; - au moyen de la donnée de conception, conception de la source de recharge artificielle. Ainsi, les données fournies sont associées entre elles au moyen d’un modèle physique simple, c’est-à-dire liées entre elles par le modèle physique de sorte qu’une modification de l’une des valeurs de ces données peut nécessiter l’ajustement d’une autre. Aucune de ces données ne se réfère à une modélisation numérique complexe. Il s’agit d’une ou quelques valeurs caractérisant respectivement l’aquifère, la source de recharge artificielle et le puits. Les données de puits et d’aquifère sont connues et forment l’environnement de l’aquifère. On peut donc notamment tester la ou les données de source de recharge artificielle représentant la source de recharge artificielle que l’on souhaite mettre en place dans cet environnement. Ces étapes aboutissent ainsi à la détermination de la donnée de conception pour concevoir la source de recharge adéquate. Les données étant simples, il est possible d’effectuer plusieurs itérations rapidement pour envisager plusieurs sources de recharge potentielles. Ce procédé facilite donc la conception de la source de recharge en déterminant rapidement, à partir de données à la fois facilement accessibles et précises, quelles sont la ou les données de conception adéquates de la source. Avantageusement, le procédé est mis en œuvre par des moyens automatisés, tels qu’un ordinateur. Ainsi, on fournit les données d’aquifère, de puits, de source de recharge et éventuellement d’autres données aux moyens automatisés qui ont connaissance du modèle physique associant les données et permettent donc d’aboutir rapidement à la donnée de conception. Le modèle physique et les données étant simples et peu nombreuses, la détermination de la ou des données de conception adéquates est très rapide, au contraire de l’utilisation d’un modèle numérique. De préférence, en outre, les moyens automatisés affichent sur un écran une image résultant des données fournies. Ainsi, les moyens automatisés permettent de visualiser l’environnement de l’aquifère et son évolution dans le temps en fonction de la source de recharge artificielle conçue. Là encore, une modélisation numérique n’est pas nécessaire, de simples graphiques ou diagrammes, éventuellement en trois dimensions, permettent d’avoir une idée suffisamment précise de l’environnement. L’affichage peut donc être obtenu en quelques instants, de l’ordre de quelques secondes à quelques minutes suivant le type de données manipulées, facilitant et accélérant la conception de la source. Le concepteur peut ainsi obtenir la traduction visuelle des données de cet environnement et comprendre rapidement en quoi la source de recharge artificielle modifie l’évolution de cet environnement, en particulier celle de l’aquifère. Avantageusement, la donnée d’aquifère est relative à une dimension, une porosité, une perméabilité, une isotropie et/ou une anisotropie de l’aquifère. Cette donnée peut notamment prendre la forme d’une valeur numérique ou d’un booléen. Elle est en tout cas simple à manipuler. De préférence, la donnée de source de recharge artificielle est relative à une dimension, une localisation, un débit et/ou une durée d’infiltration de la source de recharge artificielle dans l’aquifère. La localisation peut être définie vis-à-vis des autres éléments de l’environnement de l’aquifère. Il peut ainsi s’agir d’une distance entre la source et l’aquifère ou d’une distance entre la source et un autre élément interagissant avec l’aquifère. Les dimensions peuvent en particulier comprendre une longueur et une largeur de la source. Avantageusement, la donnée de puits est relative à une localisation, à un débit et/ou une durée de pompage du puits dans l’aquifère. Là également, la localisation peut être définie vis-à-vis des autres éléments de l’environnement de l’aquifère, avec une ou plusieurs données de distance vis-à-vis de l’aquifère, de la source de recharge artificielle, ou d’un ou de plusieurs éléments interagissant avec l’aquifère. Avantageusement, pour déterminer la donnée de conception, on met en œuvre les étapes suivantes : - au moyen des données d’aquifère, de source de recharge artificielle et de puits, obtention d’au moins une donnée d’impact relative à un impact de la source de recharge artificielle et/ou du puits sur l’aquifère ou sur un élément interagissant avec l’aquifère ; - modification de la donnée de source de recharge artificielle de manière à obtenir une donnée d’impact modifiée relative à un impact optimisé, la donnée de source de recharge artificielle modifiée formant alors la donnée de conception de la source de recharge artificielle. Ainsi, on teste une donnée de source de recharge artificielle et on en détermine un impact sur les autres éléments, tels que l’aquifère ou un cours d’eau interagissant avec l’aquifère. Il peut également s’agir de déterminer l’impact du puits sur ces éléments lorsque la source de recharge est présente. L’impact est déterminé de façon simple, il s’agit, au moyen du modèle physique liant toutes les données fournies entre elles, d’observer l’impact des données de la source de recharge et/ou du puits sur les données des autres éléments. Par exemple, une variation d’une dimension de la source, fournie au modèle, peut engendrer, d’après le modèle, une variation de la hauteur de l’aquifère. La donnée d’impact est alors relative à cette variation de la hauteur de l’aquifère, il peut s’agir d’une valeur numérique. La rapidité du procédé, due à l’utilisation de données simples, permet de tester plusieurs données de source de recharge artificielle, afin d’obtenir l’impact souhaité. L’impact souhaité peut être par exemple d’obtenir un volume d’eau suffisant au sein de l’aquifère quelque soient les conditions de précipitations naturelles, ou au contraire de réduire le volume d’eau pour éviter un débordement en surface en cas de pluie. Par itération et tests de données de source de recharge et étude des impacts respectifs, on détermine cette ou ces données qui conviennent et permettent d’obtenir l’impact souhaité. Cette ou ces données forment alors la ou les données de conception de la source de recharge. De préférence, la donnée d’impact est relative à une évolution d’un dôme piézométrique de l’aquifère. Ainsi, la présence d’une source de recharge fait généralement évoluer la hauteur du dôme piézométrique de l’aquifère dans le temps. Le procédé permet de déterminer cette évolution et donc d’ajuster la ou les données de la source de recharge en conséquence pour déterminer la ou les données de conception de cette source. Avantageusement, on met en œuvre une étape de fourniture d’au moins une donnée de cours d’eau relative à une localisation d’un cours d’eau interagissant avec l’aquifère. Ainsi, le procédé permet de concevoir une source de recharge dans un environnement comprenant un cours d’eau interagissant avec l’aquifère. Une ou quelques données simples permettent de caractériser la localisation de ce cours d’eau, telle que la distance entre le cours d’eau et la source de recharge ou entre le cours d’eau et l’aquifère. De préférence, on met en œuvre une étape de fourniture d’au moins une donnée de colmatage relative à une caractéristique de colmatage et/ou d’incision du cours d’eau dans l’aquifère. Ainsi, on peut caractériser le cours d’eau au moyen d’une donnée simple relative à son colmatage ou à une incision entre le cours d’eau et l’aquifère. Cette ou ces données doivent être numériques, telles qu’une valeur de perméabilité de lit de cours d’eau, une largeur de cours d’eau ou une distance. Avantageusement, la donnée d’impact est relative à une évolution du débit du cours d’eau. On mesure ainsi l’impact de la source de recharge artificielle sur le débit du cours d’eau dans le temps. En particulier, on peut déterminer si l’impact est durable ou seulement bref, dans quelle mesure le débit est-il augmenté ou réduit. Avantageusement, en outre, on met en œuvre une étape de fourniture d’au moins une donnée de limite d’aquifère relative à une localisation d’une limite de l’aquifère. Ainsi, le procédé de l’invention permet de fixer des limites, en particulier en longueur, à l’aquifère, et de ne pas le considérer comme infini. Cette ou ces données sont relatives à la position de la limite par rapport à la source de recharge ou à d’autres éléments. Il peut également s’agir d’une valeur d’étendue de l’aquifère. Le procédé est donc particulièrement précis. De préférence, en outre, l’aquifère étant un premier aquifère, on met en œuvre une étape de fourniture d’au moins une donnée d’autre aquifère relative à un autre aquifère interagissant avec le premier aquifère. Ainsi, le procédé permet de concevoir une source de recharge dans le cas d’un système multi-aquifères. Avantageusement, la donnée d’impact est relative à une évolution du débit d’infiltration dans l’autre aquifère. Ainsi, le procédé prend en compte l’impact de la source dans ce système multi-aquifère de manière à concevoir la source la plus optimisée possible. De préférence, en outre, on met en œuvre une étape de fourniture d’au moins une donnée de précipitations naturelles relatives à des précipitations naturelles interagissant avec l’aquifère. Ainsi, le procédé permet de prendre en compte la présence de précipitations naturelles et leur impact sur l’aquifère et son environnement en vue de concevoir la source de recharge artificielle. On prévoit également selon l’invention un procédé de recharge en eau d’un aquifère, dans lequel on réalise les étapes suivantes : - conception d’une source de recharge artificielle de l’aquifère par mise en œuvre du procédé décrit précédemment ; - réalisation de la source de recharge artificielle ; - recharge de l’aquifère au moyen de la source de recharge artificielle de l’aquifère ainsi réalisé. Grâce au procédé de conception, la recharge de l’aquifère est optimale car les données de son environnement ont été prises en compte en vue de prévoir l’impact de la source et d’en déterminer la donnée de conception adéquate. On prévoit également selon l’invention un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre l’un des procédés précédemment décrits. On prévoit également selon l’invention un support de données lisibles par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur précédemment décrit. On prévoit également selon l’invention un dispositif de traitement de données comprenant des moyens de mettre en œuvre l’un des procédés précédemment décrits. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est un schéma d’un système mettant en œuvre l’invention ; La figure 2 est un schéma d’un procédé de mise en œuvre de l’invention ; La figure 3 est un schéma global d’un environnement d’aquifère dans lequel une source de recharge artificielle est conçue selon un premier mode de mise en œuvre de l’invention ; La figure 4 est un graphique d’impact sur la nappe aquifère, obtenu en référence au mode de la figure 3 ; La figure 5 est un graphique d’impact sur un cours d’eau, obtenu en référence au mode de la figure 3 ; La figure 6 est un schéma global d’un environnement d’aquifère dans lequel une source de recharge artificielle est conçue selon un deuxième mode de mise en œuvre de l’invention ; La figure 7 est un schéma global d’un environnement d’aquifère dans lequel une source de recharge artificielle est conçue selon un troisième mode de mise en œuvre de l’invention ; La figure 8 est un schéma global d’un environnement d’aquifère dans lequel une source de recharge artificielle est conçue selon un quatrième mode de mise en œuvre de l’invention ; La figure 9 est un graphique en trois dimensions d’un environnement d’aquifère dans lequel deux sources de recharge artificielle sont conçues selon un cinquième mode de mise en œuvre de l’invention ; La figure 10 est un graphique d’impact sur un cours d’eau, obtenu en référence au mode de la figure 9. Description détaillée Pour l’homme du métier, un aquifère est une nappe d'eau souterraine contenue dans un sol, ou une roche réservoir originellement poreuse ou fissurée et suffisamment perméable pour que l'eau puisse y circuler librement. Pour enrayer la surexploitation des aquifères, éviter des débordements en surface ou une fuite d’eau trop importante vers un cours d’eau ou un autre système hydrologique de surface, une gestion de la demande en eau basée sur le suivi de l'état des aquifères est nécessaire. Cette gestion nécessite la conception de sources de recharge artificielles de ces aquifères afin d’anticiper le rechargement de l’aquifère tout en tenant compte de l’impact de cette source sur les autres éléments interagissant avec l’aquifère tels que des cours d’eau. L’invention vise à tester de manière analytique des configurations potentielles de sources de recharge afin d’en déterminer l’impact sur l’aquifère et son environnement. Comme illustré sur la figure 1, l’invention est mise en œuvre par l’utilisateur 21 au moyen de l’ordinateur 22, lequel est associé à un disque dur 23 comprenant sous forme enregistrée le programme d’ordinateur 24 mettant en œuvre l’ensemble des procédés décrits ci-après. Le programme 24 comprend sous forme algorithmique un modèle physique utilisé pour chacun de ces modes de réalisation, qui sera décrit ci-après au moyen d’équations. Ainsi, l’utilisateur 21 saisit les données, notamment relatives à l’aquifère et son environnement, et l’ordinateur 22 utilise le modèle physique pour en déduire l’impact sur l’aquifère et son environnement, en fournissant notamment des graphiques décrits ci-après. Le procédé général 100 est illustré à la figure 2. Il est mis en œuvre par l’ordinateur 21 au moyen du programme 24. A l’étape 10, l’utilisateur 21, qui est par exemple le concepteur d’une source de recharge artificielle, fournit une donnée d’aquifère 11 au programme 24. Cette donnée concerne par exemple sa hauteur d’eau initiale avant la présence de la source de recharge, sa perméabilité, sa porosité. Elle peut être d’un autre type, des exemples seront donnés ci-après. A l’étape 20, le concepteur 21 fournit une donnée 12 de puits de pompage, c’est-à-dire une donnée sur la localisation d’un puits de pompage dans l’aquifère, comprenant par exemple sa position et son débit de pompage. A l’étape 30, le concepteur 21 peut tester des données 13 de source de recharge artificielle, telles que ses dimensions et son taux d’infiltration dans l’aquifère. Sans autre élément interagissant avec l’aquifère, ces données suffisent pour passer directement à l’étape 70 : la détermination d’une donnée d’impact 14. Il s’agit pour le programme 24 de déterminer, au moyen du modèle physique, quel est l’impact des données 11, 12 et 13 fournies. En particulier, est-ce que sa hauteur d’eau dans l’aquifère varie vis-à-vis de sa hauteur initiale, et comment évolue-t-elle dans le temps ? La donnée d’impact 14 peut ainsi être relative à une variation de cette hauteur, à un débordement en surface ou à tout type de donnée relative à une évolution de l’aquifère ou de son environnement. L’étape 80 consiste à déterminer une donnée de conception 15. En particulier, le concepteur 21 peut se servir des données d’impact 14 pour décider d’ajuster les dimensions ou le taux d’infiltration de la source de recharge, afin de tester à nouveau l’impact de cette source. Quand il obtient l’impact souhaité, il peut décider que les données 13 de la source correspondantes sont celles à choisir pour la construction de la source. A l’étape 90, la source est construite avec ces données. Enfin, à l’étape 200, la source est construite et l’on peut recharger l’aquifère grâce à elle. Dans le cas ou d’autres éléments interagissent avec l’aquifère, des étapes de prise en compte de ces éléments sont mises en œuvre. Ainsi, l’étape 40 vise à fournir une donnée 17 de cours d’eau pour un cours d’eau interagissant avec l’aquifère, telle que la position de ce cours d’eau vis-à-vis du bassin de recharge à construire. L’étape 50 vise la fourniture d’une donnée 8 de limite d’aquifère, relative en particulier à une limite de nappe, c’est-à-dire à la position d’une frontière de l’aquifère. Enfin, l’étape 60 vise à prendre en considération d’éventuelles données 91 de sources de recharge naturelles, en particulier la pluie. Les étapes 70 et 80 sont alors adaptées, car le programme 24 prend en compte les données fournies pour déterminer l’impact de la source artificielle sur l’aquifère mais également éventuellement sur d’autres éléments tels qu’un éventuel cours d’eau proche de l’aquifère. Par ailleurs, d’autres données peuvent être fournies, liées par exemple au colmatage du cours d’eau et à son degré de pénétration dans l’aquifère. Les données d’aquifère 11 peuvent être liées à plusieurs aquifères dans un système multi-aquifère, et aux interactions entre eux. Le modèle physique implémenté dans le programme 24 utilise un type de solution suivant : où la fonction ƒ est une solution adaptée pour un type d’environnement d’aquifère donné. Ce modèle a été déterminé par une démonstration mathématique non reproduite ici et basée sur l’équation de Hantush (1967), sur la forme linéarisée de l’équation de Boussineq et sur des transformées de Laplace, et il permet d’associer les données suivantes : l’évolution h(x, t) du dôme piézométrique (qu’on appelle également charge hydraulique) de l’aquifère, la conductivité hydraulique K de l’aquifère (ou perméabilité), la distance (xobs, yobs) entre un point d’observation et le centre du bassin de recharge à concevoir, l’épaisseur constante de l’aquifère, le temps t, et les données que l’on cherche à optimiser, c’est-à-dire les dimensions possibles xL et yL de la source et le taux d’infiltration R (ou taux de rechargement) de cette source. Il est démontré que cette équation peut être intégrée sur n’importe quelle surface géométrique de source de recharge artificielle, et pas uniquement sur des surfaces circulaires ou rectangulaires. Il est également démontré que le principe de superposition peut être utilisé au sein de ce modèle pour ajouter à l’équation des termes faisant référence à chaque élément interagissant avec l’aquifère. On fournira des exemples ci-après. On va maintenant décrire plusieurs modes de mise en œuvre de ce procédé, dans plusieurs environnements d’aquifères. La figure 3 illustre en deux dimensions un environnement d’aquifère comprenant l’aquifère 1, une source de recharge artificielle 2 sous la forme d’un bassin de recharge de forme rectangulaire, un cours d’eau 7 interagissant avec l’aquifère 1 et un puits 3 de pompage dans l’aquifère 1. L’origine x= 0 du graphique est le centre de ce bassin 2. L’aquifère est limité par le cours d’eau 7 d’un côté, il est considéré comme infini de l’autre côté. La figure 3 illustre également un point d’observation 4. Ce point est une abstraction visant à illustrer la position xobs, yobs où sera déterminée la hauteur du dôme. Par « interagissant », on désigne le fait qu’il existe une connexion permettant la circulation d’eau entre l’aquifère 1 et d’autres éléments, notamment ici le cours d’eau 7 dont le contact avec l’aquifère est parfait, c’est-à-dire que l’eau peut circuler entre le cours d’eau et l’aquifère. La hauteur h (x, t) illustrée sur la figure 2 fait référence à une hauteur du dôme piézométrique de l’aquifère 1 à l’instant t et à la position horizontale x. La hauteur h du dôme est définie comme étant l'altitude ou la profondeur (par rapport à la surface du sol) de la limite entre la nappe phréatique et la zone non-saturée dans une formation aquifère et fait référence à une distance bien connue de l’homme du métier mesurée par exemple à l'aide d'un piézomètre. La grandeur h0 illustre la hauteur d’eau initiale dans l’aquifère, c’est-à-dire en l’absence de la source de recharge artificielle 2. On peut de manière équivalente parler de charge hydraulique initiale h0 et de charge hydraulique h (x, t) à l’instant t et à la position x. Enfin, S est la porosité de l’aquifère. Ce schéma illustre un environnement réel, existant sans la présence de la source de recharge 2. En effet, le but du procédé 100 illustré à la figure 2 est justement de concevoir la source de recharge artificielle 2 de manière à ce qu’elle permette de recharger convenablement l’aquifère 1 sans que son impact sur l’aquifère et sur les autres éléments interagissant avec l’aquifère ne soit considéré comme négatif. L’utilisation du modèle physique évoqué plus haut pour ce mode aboutit à la relation est la suivante : Avec Avec Avec L’équation se réfère donc à un modèle physique liant des données d’aquifère 1 et de de source de recharge artificielle 2. Grâce au principe de superposition appliqué aux aquifères (Ferris et al, 1962, Krusemand et de Ridder, 1994, Dewandel et al, 2014), on peut ajouter à l’équation les données faisant référence au puits de pompage 3 et au cours d’eau 7. On peut déduire de l’équation une autre équation : Avec Avec Avec r = sqrt (xobs² +yobs²), x=y=0 au centre de l’air rectangulaire formée par le bassin 2, Qpump est le débit de pompage du puits de pompage, inférieur à 0, et xw et yw sont les coordonnées du puits de pompage 3, et d est la distance entre le centre du bassin de recharge 2 et le cours d’eau 7. Ce sont donc ces éléments que le programme 24 manipule, le concepteur 21 lui fournissant les valeurs. L’utilisateur 21 obtient les données d’aquifère, de puits, de cours d’eau aisément, car il s’agit de quelques valeurs simples. En ce qui concerne les données xl, yl et R au sujet du bassin 2, l’utilisateur 21 les teste et en détermine l’impact. Pour ce faire, il fournit donc à l’ordinateur 22 l’ensemble des données en ayant choisi par lui-même des valeurs de données xl, yl et R de la source 2 qu’il veut concevoir. Dans le mode de la figure 3, les données sont les suivantes : l’aquifère à une perméabilité K de 10^-4 mètres par seconde, une porosité S de 0.05. Le puits 3 est situé à 140 mètres du bassin, avec un débit de pompage Qpump de 17 mètres cubes par heure. Le cours d’eau 7 est situé à 200 mètres du centre de la recharge 2. Concernant la recharge, le concepteur 21 a choisi dans cet exemple un bassin 2 carré avec des côtés de 40 mètres chacun (donc xl=yl= 40 mètres) et un taux d’infiltration R de 2.96*10^6 mètres par seconde (ou de 17 mètres cubes par heure). Au moyen du programme 24, l’ordinateur affiche ensuite sur un écran des graphiques choisis par l’utilisateur 21 permettant de visualiser l’impact de la source de recharge artificielle 2 qu’il a conçu sur l’aquifère et son environnement. Un graphique obtenu et affiché sur l’écran est ainsi celui de la figure 4. Dans cet exemple, il s’agit de la hauteur du dôme piézométrique en fonction de la position horizontale x, 60 jours après l’installation de la source 2. La courbe 25 représente cette hauteur si le puits de pompage 3 est situé à 140 mètres vers la gauche vis-à-vis du centre du bassin 2, la courbe 27 celle s’il est situé à 140 mètres à droite (c’est pourquoi il y a deux références 3 sur cette figure, mais un seul puits dans ce mode, soit dans une position soit dans l’autre), tandis que la courbe 26 correspond au cas où le pompage n’a pas lieu. Ces trois courbes représentent en résumé l’état du dôme de l’aquifère 1 soixante jours après la mise en place de la source, dans trois cas. Bien entendu, un graphique similaire peut être obtenu pour toute valeur de temps t et en n’importe quel point du plan x, y, de manière à déterminer l’évolution du dôme dans le temps ou dans une autre direction. Le concepteur 21 peut déterminer, au regard de l’évolution du dôme de l’aquifère 1 dans le temps, et dans toute direction, si les données de la source 2, à savoir ses dimensions et son taux d’infiltration R, sont adéquats, ou doivent être modifiés. Il peut par exemple estimer que cette recharge risque d’engendrer des débordements d’eau en surface, ou qu’elle est au contraire insuffisante. Le procédé permet également, grâce notamment à ces travaux pour l’impact de la source et aux travaux de Glover et Balmer (1954) pour l’impact du puits, de déterminer l’impact de la source 2 et du puits 3 sur le cours d’eau 7. En effet, en utilisant le principe de superposition, l’équation à manipuler pour déterminer l’impact de la source 2 sur le début du cours d’eau 7 est la suivante : où est la variation de débit du cours d’eau, étant les termes faisant référence respectivement au débit due à la source de recharge 2 et au puits de pompage 3, Qrech = 4* xL*yL*R et où Erfc est la fonction d’erreur complémentaire de la fonction Erf. L’ordinateur 22 affiche le résultat, c’est-à-dire l’évolution de la variation du débit du cours d’eau, à l’utilisateur 21. Il s’agit de la figure 5. La courbe 29 représente l’impact de la source 2 sur le débit du cours d’eau 7 en fonction du temps, dans le cas où le puits 3 est 140 mètres à droite du bassin et pour la courbe 28 quand il est 140 mètres à gauche. Pour la courbe 28, on remarque qu’au début, soit moins de 10 jours après la mise en place de la source 2, le débit du cours d’eau augmente, il se stabilise ensuite grâce au puits 3. Pour la courbe 29, c’est l’inverse. Comme le puits 3 est proche du cours d’eau 7 dans ce cas, le débit du cours d’eau est d’abord diminué, avant que l’impact ne soit atténué par la source 2. Là encore, le concepteur 21 peut donc interpréter cette observation pour déterminer si les données de la source 2 sont adéquates. La variation du dôme piézométrique comme la variation du débit du cours d’eau, et toutes les données qui s’y réfèrent, sont des « données d’impact » 14 fournies par les moyens automatisés, c’est-à-dire par l’ordinateur 22. Il s’agit en effet dans les deux cas de mesurer l’impact de la source sur l’environnement de l’aquifère. Après avoir étudié l’impact de la source 2 sur l’aquifère 1 et sur le cours d’eau 7, le concepteur 21 peut réitérer le procédé en modifiant une ou plusieurs des données 2 de source de recharge artificielle xL, yL et R. Une fois que l’impact observé est celui qu’il souhaite, ou au contraire qu’il s’est assuré grâce au procédé que la source n’aura pas un impact particulier, cet ensemble de données devient celui de la source à concevoir. Ils forment donc la ou les données de conception 15 de la source. La source 2 est ensuite réellement conçue sur place au moyen des données de conception 15 déterminées par le procédé précédemment décrit. Par exemple, elle est conçue selon les dimensions xL et yL déterminées, à la distance du puits de pompage 3 voulue, et avec le taux de recharge R optimal. Enfin, à l’étape 200 la source étant mise en place, la recharge de l’aquifère a lieu. Elle a lieu avec le taux d’infiltration R déterminé grâce au procédé 100. On va maintenant décrire d’autres modes de mise en œuvre. En référence à la figure 6, l’aquifère 1 et son environnement sont similaires à ceux du mode de mise en œuvre précédent. Cependant, l’aquifère 1 n’est cette fois pas modélisé comme étant infini, il présente une limite ou frontière 18. Le principe de superposition permet de prendre en compte cette frontière de la manière suivante : Avec où b et c sont des coefficients associés à chaque frontière, b=c=1 pour une frontière sans écoulement d’eau possible comme la frontière 18, b=c=-1 pour une frontière à charge hydraulique constante, telle que la frontière formée par le cours d’eau 7. 2*L est la distance entre les deux limites. Là encore, l’ordinateur 22 affiche à l’écran du concepteur 21 les résultats, c’est-à-dire l’évolution de h donc du dôme piézométrique. Par ailleurs, l’impact sur le cours d’eau 7 est déterminé par l’ordinateur au moyen de l’équation suivante, grâce à ces travaux pour l’impact de la source et aux travaux de Lelièvre (1969) pour l’impact du puits de pompage : Avec ces équations et au moyen des coefficients b et c, il est également possible de mesurer l’impact de la source sur le dôme dans le mode illustré à la figure 7. L’aquifère 1 n’y est pas entouré de cours d’eau. Il est en revanche limité des deux côtés par des « frontières » 18, de sorte qu’il n’est, à la différence du mode décrit précédemment, pas modélisé comme étant infini. Dans le mode illustré à la figure 8, le cours d’eau 7 pénètre seulement partiellement dans l’aquifère 1 infini. En d’autres termes l’interface entre l’aquifère et le cours d’eau est semi-perméable, on peut dire également que le cours d’eau est de faible incision et partiellement colmaté. Les données d’incision et de colmatage peuvent être intégrées. Dans ce mode, l’équation utilisée par le programme 24 dans l’ordinateur 22 est la suivante, et découle des travaux de Hunt (1999) : Avec , b la largeur du cours d’eau, b’’ son épaisseur, k’’ sa perméabilité. En d’autres termes, lorsque tend vers 0, c’est que le cours d’eau est imperméable, tandis que lorsqu’il tend vers l’infini, cela signifie que le cours d’eau 7 pénètre totalement dans l’aquifère comme dans le premier mode décrit plus haut. Là encore, l’ordinateur peut donc afficher l’évolution du dôme piézométrique. Il peut également déterminer l’impact de la source 2 sur le cours d’eau au moyen de l’équation suivante, toujours au moyen du principe de superposition : Dans tous les modes de réalisation, il est également possible d’ajouter la prise en compte des précipitations naturelles, c’est-à-dire la pluie. Là encore, il s’agit d’utiliser le principe de superposition. En particulier, en ce qui concerne la charge hydraulique, c’est-à-dire la hauteur du dôme piézométrique de l’aquifère 1, on peut ajouter, pour les modes de la figure 3 ou celui de la figure 6 décrits plus haut, le terme suivant relatif aux précipitations naturelles : avec ici R Nat le taux de précipitations annuelles et x=0 au centre de l’aquifère où ont lieu les précipitations. Pour d’autres modes de réalisation, la formulation de ce terme pourra être différente. L’impact sur le cours d’eau 7 peut également être déterminé, de la même manière que pour les modes précédents. Nous allons décrire un autre mode de mise en œuvre en référence aux figures 9 et 10. Il s’agit de concevoir deux sources de recharge artificielles 2 et 16 dans un environnement d’aquifère comprenant un aquifère entouré d’une limite d’aquifère 18 et d’un cours d’eau 7 et trois puits de pompage 3, 5 et 6. On prend en outre en compte les précipitations naturelles, qui sont de 400 millimètres par an. Les puits de pompage présentent un débit de pompage de 32 mètres cubes par heure, et on choisit pour les deux sources de recharge artificielle des taux de recharge de 16 mètres cubes par heure. Les autres caractéristiques nécessaires aux termes mathématiques du modèle physique sont bien entendu également connues. Le modèle physique et le principe de superposition permettent de lier les données de chaque source de recharge, puits, caractéristiques d’aquifère et précipitations naturelles, en associant les termes mathématiques mentionnés plus haut propre à chacun de ces éléments, comme pour les modes de réalisation précédents. A l’aide du modèle physique ainsi retenu, le programme 24 permet de simuler l’évolution de cet environnement. Nous nous intéressons à trois instants t1, t2 et t3. t1 est le moment de la mise en route de la source de recharge artificielle 16, t2 celui de la mise en route de la recharge artificielle 2. Enfin, t3 est l’instant où est représenté cet environnement sur la figure 9. L’aquifère y est entouré de la limite d’aquifère 18 en x=-400, et du cours d’eau 7 en x =253, et des autres éléments aux positions choisies. Cette représentation graphique est obtenue par le programme 24 au moyen des données fournies et du modèle physique les associant. Elle permet d’avoir une idée suffisamment précise de l’évolution du dôme dans toutes les directions et dans le temps. Cette représentation ne nécessite pas de longs et coûteux calculs pour être déterminée car elle s’appuie sur un faible nombre de données et sur de faibles ressources graphiques. Comme pour l’ensemble des modes de réalisation, il est également possible de déterminer l’impact de ces éléments sur le cours d’eau 7 de cet environnement. Le programme 24 affiche ainsi à l’utilisateur le graphique de la figure 10. Alors que les trois puits de pompage fonctionnent dès l’instant t=0, on remarque que le débit du cours d’eau 7 diminue. A t1, lorsque la source 16 commence à recharger l’aquifère, le débit du cours d’eau 7 repart à la hausse. Après t2 et a mise en route de la source de recharge 2, le débit du cours d’eau 7 retrouve des valeurs similaires à ses valeurs initiales. L’ensemble de ces données et graphiques permettent au concepteur d’ajuster ses choix de conception pour les sources de recharge artificielle, comme pour l’ensemble des modes de réalisation de l’invention. Il est également possible de déterminer l’impact de la source dans un système multi-aquifères, au moyen d’extension et de reformulation du modèle à deux aquifères de Hunt et Scott (2007), en fournissant des données de perméabilité, de porosité et d’emmagasinement captif des aquifères, ainsi que de perméabilité et d’épaisseur de la couche séparant les aquifères. Il est également possible de prendre en compte l’anisotropie de l’aquifère au moyen d’extension et de reformulation du modèle physique et des solutions fournies par Neuman (1972, 1975) et Moench (1996). D’autres modes de réalisation sont possibles. Il est notamment possible, grâce au principe de superposition, de combiner les différents modes de réalisation, par exemple de concevoir plusieurs sources de recharge dans un environnement comprenant plusieurs puits de pompage, plusieurs aquifères, des limites de différents types, des cours d’eau partiellement colmatés de différentes manières, etc. L’invention permet donc de concevoir une source de recharge artificielle en déterminant par avance l’impact qu’aura cette source sur l’aquifère et son environnement, dans de nombreux cas d’environnements différents et au moyen de données simples, qui permettent de réaliser de nombreux tests et d’aboutir rapidement aux données de conception adéquates. Nomenclature 1 : aquifère 2 : source de recharge artificielle 3 : puits de pompage 4 : point d’observation 5 : autre puits de pompage 6 : autre puits de pompage 7 : cours d’eau 8 : donnée de limite d’aquifère 10 : étape de fourniture d’une donnée d’aquifère 11 : donnée d’aquifère 12 : donnée de puits de pompage 13 : donnée de source de recharge artificielle 14 : donnée d’impact 16 : autre source de recharge artificielle 15 : donnée de conception d’une source de recharge artificielle 17 : donnée de cours d’eau 18 : limite d’un aquifère 20 : étape de fourniture d’une donnée de puits 21 : utilisateur 22 : ordinateur 23 : base de données 24 : programme d’ordinateur 25 : courbe de hauteur du dôme piézométrique dans un mode de mise en œuvre 26 : courbe de hauteur du dôme piézométrique dans un mode de mise en œuvre 27 : courbe de hauteur du dôme piézométrique dans un mode de mise en œuvre 28 : courbe d’impact sur un cours d’eau 29 : courbe d’impact sur un cours d’eau 30 : étape de fourniture d’une donnée de source de recharge artificielle 40 : étape de fourniture d’une donnée de cours d’eau 50 : étape de fourniture d’au moins une donnée de limite d’aquifère 60 : étape de fourniture d’au moins une donnée de source de recharge naturelle 70 : étape de détermination d’une donnée d’impact 80 : étape de détermination d’une donnée de conception d’une source de recharge artificielle 90 : étape de conception d’une source de recharge artificielle 100 : procédé de conception d’une source de recharge 200 : étape de recharge d’un aquifère Procédé (100) de conception d’une source de recharge artificielle (2) d’un aquifère (1), dans le lequel on met en œuvre les étapes suivantes : - fourniture (10) d’au moins une donnée (11) d’aquifère (1) relative à une caractéristique de l’aquifère (1) ; - fourniture (20) d’au moins une donnée (12) de puits (3) relative à une caractéristique d’un puits (3) de pompage de l’aquifère (1) ; - fourniture (30) d’au moins une donnée (13) de source de recharge artificielle (2) relative à une caractéristique d’une source de recharge artificielle (2) de l’aquifère (1) ; - au moyen des données fournies d’aquifère, de source de recharge artificielle et de puits, détermination (80) d’au moins une donnée de conception (15) de la source de recharge artificielle (2) ; - au moyen de la donnée de conception (15), conception (90) de la source de recharge artificielle. Procédé (100) selon la revendication précédente, mis en œuvre par des moyens automatisés, tels qu’un ordinateur (22). Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel, en outre, les moyens automatisés (22) affichent sur un écran une image résultant des données fournies (11, 12, 13). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la donnée (11) d’aquifère est relative à une dimension, une porosité, une perméabilité, et/ou une anisotropie de l’aquifère (1). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la donnée de source de recharge artificielle est relative à une dimension, une localisation, un débit et/ou une durée d’infiltration de la source de recharge artificielle dans l’aquifère. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la donnée de puits est relative à une localisation, à un débit et/ou une durée de pompage du puits dans l’aquifère. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour déterminer la donnée de conception, on met en œuvre les étapes suivantes : - au moyen des données (11) d’aquifère, de source de recharge artificielle (12) et de puits (13), obtention d’au moins une donnée d’impact (14) relative à un impact de la source de recharge artificielle et/ou du puits sur l’aquifère (1) ou sur un élément interagissant avec l’aquifère (1) ; - modification de la donnée de source de recharge artificielle de manière à obtenir une donnée d’impact modifiée relative à un impact optimisé, la donnée de source de recharge artificielle modifiée formant alors la donnée de conception de la source de recharge artificielle. Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel la donnée d’impact (14) est relative à une évolution d’un dôme piézométrique de l’aquifère (1). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, en outre, on met en œuvre une étape (40) de fourniture d’au moins une donnée (17) de cours d’eau (7) relative à une localisation d’un cours d’eau (7) interagissant avec l’aquifère (1). Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel, en outre, on met en œuvre une étape (40) de fourniture d’au moins une donnée (17) de colmatage relative à une caractéristique de colmatage et/ou d’incision du cours d’eau dans l’aquifère. Procédé (100) selon au moins les revendications 7 et 9, dans lequel la donnée d’impact (14) est relative à une évolution du débit du cours d’eau (7). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, en outre, on met en œuvre une étape (50) de fourniture d’au moins une donnée (8) de limite (18) d’aquifère (1) relative à une localisation d’une limite (18) de l’aquifère (1). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, en outre, l’aquifère (1) étant un premier aquifère, on met en œuvre une étape de fourniture d’au moins une donnée d’autre aquifère relative à un autre aquifère interagissant avec le premier aquifère (1). Procédé selon au moins la revendication 7 et la revendication précédente, dans lequel la donnée d’impact est relative à une évolution du débit d’infiltration dans l’autre aquifère. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, en outre, on met en œuvre une étape (60) de fourniture d’au moins une donnée de précipitations naturelles (91) relatives à des précipitations naturelles interagissant avec l’aquifère. Procédé (200) de recharge en eau d’un aquifère (1), dans lequel on réalise les étapes suivantes : - conception d’une source de recharge artificielle (2) de l’aquifère (1) par mise en œuvre du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes ; - réalisation de la source de recharge artificielle (2) ; - recharge de l’aquifère (1) au moyen de la source de recharge artificielle (2) de l’aquifère ainsi réalisé. Programme d'ordinateur (24) comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15. Support (23) de données lisibles par ordinateur (22), sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur (24) selon la revendication précédente. Dispositif (22) de traitement de données comprenant des moyens de mise en œuvre du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.