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Représentation 3D des 15 aquifères du modèle hydrodynamique nord aquitain, MONA, à l'aide du logiciel Marthe (2011). © BRGM

MARTHE : un logiciel de modélisation des écoulements souterrains

02.06.2016
Développé par le BRGM, le logiciel MARTHE sert à la modélisation en 3D des écoulements et des transferts de masse et d’énergie dans les hydrosystèmes. La modélisation intègre les aquifères, les cours d’eau et la zone non saturée.

Le logiciel MARTHE (Modélisation d'Aquifères avec un maillage Rectangulaire, Transport et HydrodynamiquE) permet la modélisation 2D ou 3D des écoulements et transferts dans les systèmes aquifères en intégrant les influences climatiques, les influences anthropiques et les réactions géochimiques éventuelles.

Nouveautés 2016

Les nouveautés suivantes sont disponibles dans la page "Documentation" :

  • Nouvelle documentation à jour au 1er juin 2016 : 5 nouvelles notices d’utilisation cumulant plus de 1000 pages.
  • Les fichiers correspondant à tous les exemples du didacticiel sont disponibles (53 projets regroupés en 20 dossiers).

MARTHE : un logiciel de modélisation 3D

  • Modélisation avec le code MARTHE des écoulements dans le système aquifère Nord-Aquitain avec 15 couches aquifères : Saltel et Pédron (2012). © BRGM

  • Modèle du Poitou réalisé avec le logiciel MARTHE. © BRGM

  • Visualisation avec le préprocesseur WinMarthe de la piézométrie simulée et des trajectoires. © BRGM

  • Préprocesseur WinMarthe : vue en coupe verticale montrant le biseautage des couches. © BRGM

  • Modélisation en 3D de la plaine d’Alsace avec un maillage "écossais" irrégulier contenant un maillage gigogne emboîté régulier. © BRGM

  • Configurations hydrogéologiques complexes : système multicouche d'extension régionale. © BRGM

  • Saturation en TCE calculée à t = 180 (les couleurs représentent la saturation calculée). © BRGM

  • Extension du nuage de TCE observée (entre plaques de verre) à t = 184. Expérience de Kueper. Infiltration de TCE (Tétra-Chloro-Éthylène) non  miscible dans des sables hétérogènes initialement saturés en eau. © BRGM

  • Simulation diphasique de l'injection d’eau en 4 points dans une formation initialement saturée en hydrocarbure. Les couleurs représentent le pourcentage de saturation en eau calculée après 1209 jours. © BRGM

  • Saturation en méthane calculée après 8840 jours. © BRGM

  • Pression du méthane (en m d’eau) calculée après 8840 jours. Simulation diphasique d’un stockage de méthane dans un aquifère. © BRGM

  • Simulation de doublets géothermiques dans le Dogger du Bassin Parisien. © BRGM

  • Profil de pH en fonction de la distance au point d’injection. © BRGM

  • Variation des volumes de certains minéraux de la matrice. Injection d’une eau saturée en CO2 dans l’aquifère du Dogger (Bassin de Paris). Maillage 2D radial. Solveur Géochimique REACT du code TOUGHREACT du LBNL (Berkeley) (couplage MARTHE-TREACT non accessible hors BRGM). © BRGM

Descriptif du code de calcul MARTHE

MARTHE est un logiciel de calcul d’écoulement et de transport de polluants et d’énergie en milieux poreux (en aquifère) développé au BRGM. Ce logiciel basé sur la méthode des volumes finis est un code très complet intégrant :

  • les aquifères monocouches, multicouches et 3D,
  • les réseaux hydrographiques (rivières, cours d'eau, drains),
  • les échanges avec l'atmosphère (pluie, neige, évapotranspiration).

Le calcul peut également prendre en compte :

  • les transferts de masse : protection de la qualité de l’eau,
  • les effets de la température,
  • l’influence de la salinité,
  • la dégradation des polluants,
  • les transferts à travers la zone non saturée,
  • les interactions géochimiques.

Domaine d’application du logiciel MARTHE

MARTHE est destiné à modéliser les problèmes d'écoulement et de transferts rencontrés dans des contextes variés :

Gestion des ressources aquifères

  • Évaluation des termes du bilan hydraulique d'un système aquifère : recharge par infiltration pluviale, apports latéraux par les bassins versants, circulations souterraines et flux associés, fluctuations annuelles, stockages-déstockages saisonniers,
  • impacts hydrodynamiques d'aménagements existants ou à créer : pompages, irrigation, drainage, gravières, bassins d'infiltration,
  • gestion et optimisation de champs captants,
  • étude de l’influence de la variabilité climatique et des effets prévus du changement climatique,
  • diagnostics de pollution du sous-sol.

Environnement

  • Infiltration d'un polluant en zone non saturée, percolation jusqu'à la nappe, puis migration souterraine,
  • simulation du panache de pollution s'échappant d'une zone contaminée : trajectoires, vitesses de déplacement, concentrations atteintes à l'aval. Modélisation de scénarios hydrauliques de confinement ou de décontamination,
  • impacts de décharges domestiques et industrielles sur les eaux souterraines,
  • étude du confinement de stockages souterrains.

Génie civil ou exploitation minière

  • Assèchement de fouilles,
  • effets hydrauliques de parois étanches,
  • travaux souterrains (métros, parking, tunnels),
  • calcul de débits d'exhaures miniers et des rabattements associés.

CONTACT

Logiciel MARTHE
BRGM
Direction D3E / GDR
BP 36009
45060 Orléans Cedex 2 (France)

Courriel : marthe@brgm.fr

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34