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Technical Report NTB 94-07
Grimsel Test Site:Modeling of Groundwater Flow at the Subregional Scale: Boundary Conditions, Transient and Thermal Effects, Inverse Modeling
Ce rapport présente les résultats des quatre principaux travaux effectués par plusieurs équipes de travail pendant la période 1991 – 1993 à l'intérieur du projet MOD, phase III.
Dans le cadre du programme hydrogéologique, le projet MOD a pour but d'étudier une stratégie adaptée à la modélisation hydrodynamique des écoulements dans les roches fracturées entourant le Site du Laboratoire Souterrain du Grimsel (GTS). Les objectifs principaux pendant cette phase ont été de rechercher des stratégies pour le calage et la validation des modèles, d'évaluer quantitativement les effets d'écoulement transitoires dus à la présence de tunnels, d'analyser les effets couplés thermo-hydrauliques avec des fluides de densité variable autour d'un dépôt fictif. On a réalisé également le calage automatique du modèle régional du GTS par la méthode inverse. Dès la conception du projet MOD, un des objectifs d'ensemble a été aussi d'acquérir l'expérience et les connaissances dans la création et l'adaptation d'outils numériques innovateurs.
Une révision approfondie des concepts de calage et de validation, ainsi que de l'effet d'échelle des paramètres hydrogéologiques, a permis l'élaboration d'une stratégie pour calibrer et valider le modèle du GTS, avec prise en compte des principales conclusions de la littérature la plus récente dans ce domaine. Cette méthodologie a alors été appliquée au modèle subrégional du GTS, ce qui a permis un calage automatique avec un modèle inverse. Les effets transitoires de l'écoulement d'eau souterraine dus à la présence de tunnels ont été évalués quantitativement dans une, deux et trois dimensions avec des modèles analytiques et numériques. Ce dernier exercice a permis l'application de modèles numériques sophistiqués, testés par comparaison avec les solutions analytiques. Dans ce cas, des conditions aux limites et la discrétisation des mailles assorties ont été testées pour pouvoir ainsi disposer de cas aussi variés que possible pour ce type de problèmes.
Les effets de l'écoulement d'eau souterraine de densité variable due à la libération de chaleur d'un dépôt fictif de déchets radioactifs de haute activité sont évalués. La discrétisation numérique nécessaire pour ce type de problème non-linéaire est d'abord évaluée à l'aide du critère du nombre Peclet pour les mailles en trois dimensions. Cette étude du type d'orientation d'un processus physique a comme but de déterminer la possibilité d'effectuer des calculs tridimensionnels couplés thermo-hydrauliques avec les ressources du matériel informatique disponible, d'exécuter des simulations couplées thermohydrauliques pour un modèle tridimensionnel représentatif d'un dépôt potentiel, et de comparer le champ de l'écoulement d'eau souterraine qui en résulte avec un champ d'écoulement isothermal.
En conclusion nous pensons que les objectifs ont été atteints. Les méthodologies et outils développés durant ce travail, ainsi que les stratégies et simulations, peuvent être utiles pour des études futures de modélisation hydrodynamique de sites spécifiques dans le cadre des objectifs de la Nagra. Les processus liés aux effets transitoires sont mieux compris pour les modèles en une, deux et trois dimensions. La modélisation automatique du modèle inverse se révèle être un outil puissant pour le calage des modèles. L'évaluation des besoins en informatique et de discrétization des mailles pour des problèmes en trois dimensions avec hydrogéologie complexe et problèmes transitoires ou couplés, peut maintenant être utilisée pour des études futures de ce type. Nous croyons qu'un savoir-faire et une expérience considérables ont été acquis au cours de ce projet en vue de mieux comprendre le comportement hydrodynamique des milieux hétérogènes autour de constructions souterraines.