CATHERINE : un logiciel d’analyse d’influence Rivière - Nappe

Sommaire

Développé par le BRGM, le logiciel CATHERINE permet d’analyser les variations simultanées du niveau dans une rivière et du niveau dans la nappe bordée par cette rivière.

CATHERINE : un logiciel d’analyse d’influence Rivière-Nappe

Schéma de principe du logiciel CATHERINE. Piézomètre situé dans un aquifère bordé par une rivière, par un plan d’eau ou par la mer.

Influence de la marée sur la nappe en Martinique. Niveaux observés au pas de temps horaire dans la mer et dans un piézomètre de la nappe.

Exemple d’application n°2 : Influence de la température de l’air sur la température dans un sol crayeux. Évolution de la température mesurée à 20, 200, 400 et 650 cm de profondeur, de 2006 à 2010.

Exemple d’application n°2 : Influence de la température de l’air sur la température dans un sol crayeux. Températures observée (en rouge) à 200 cm, 400 cm et 650 cm et simulée (en bleu) à partir de la température à 20 cm représentant la température de l’air.

CATHERINE est l’acronyme de "CAlcul THEorique de l’influence d’une RIvière sur des NIveaux de nappe".

Fonctionnalités du logiciel CATHERINE

Le logiciel CATHERINE permet de réaliser simplement les opérations suivantes :

Pour un aquifère bordé par une limite rectiligne (rivière, lac, mer) dont le niveau varie au cours du temps :

Calcul de la diffusivité hydraulique d’un aquifère à partir d’un suivi des variations temporelles simultanées du niveau piézométrique en un point d’une nappe souterraine et du niveau d’eau dans une rivière, dans un plan d’eau ou dans la mer. Si on connaît le coefficient d’emmagasinement on peut en déduire la transmissivité (et la perméabilité). Réciproquement, si on connaît la transmissivité on peut ainsi en déduire le coefficient d’emmagasinement
Calcul des variations de niveau piézométrique en un point d’une nappe dont on connaît la diffusivité et qui est bordée par une limite (rivière, lac, mer) dont on connaît les variations temporelles de hauteur.
Correction d’un niveau piézométrique des variations de niveau induites par la marée, ou le passage d’une crue ou d’une lâchure. Il est alors possible d’utiliser le niveau piézométrique corrigé pour interpréter un pompage d’essai ou pour modéliser la relation pluie-niveau.

En calcul de transferts d’énergie, il est possible de réaliser les opérations suivantes :

Pour un aquifère ou un sol bordé par une limite rectiligne dont la température varie au cours du temps :

Calcul de la diffusivité thermique d’un aquifère à partir d’un suivi des variations temporelles simultanées de la température en un point d’un milieu conducteur de la chaleur (sol ou nappe immobile par exemple) et de la température en une limite. Si on connaît la conductivité thermique on peut ainsi en déduire la capacité calorifique. Réciproquement, si on connait la capacité calorifique on peut en déduire la conductivité thermique.
Calcul des variations de température en un point d’un milieu dont on connaît la diffusivité thermique et qui est bordée par une limite dont on connaît les variations de température. Il est ainsi possible de connaître les variations thermiques dans un sol, connaissant l’évolution de la température en surface (ou dans l’air).
Correction des variations de températures induites par les variations de température à la surface d’un sol. Il est alors possible d’utiliser les températures corrigées pour analyser l’efficacité d’un stockage de chaleur.

La méthode qui utilise une solution analytique est très facile à mettre en œuvre.

Le logiciel CATHERINE peut être utilisé pour déterminer des paramètres à utiliser dans le logiciel MARTHE