3D modeling of a complex alluvial aquifer for efficient management – application to the lower valley of Var river, France

Modélisation 3D d'un aquifère alluvial complexe pour la gestion des ressources en eau – Application à la basse vallée du Var, France

¹ Polytech'Lab / University of Nice-Sophia Antipolis, Nice
² Laboratoire J.A. Dieudonné / University of Nice-Sophia Antipolis, Nice
³ Laboratoire Eau, Environnement et Systèmes Urbains (UMR MA102) / École des Ponts ParisTech - AgroParisTech

Abstract

Complex alluvial aquifers are frequently essential resources for cities that are looking for reliable and safe resources for water supply. The location of such aquifers is frequently combined with intense urban developments that may, potentially, generate pollutants that could affect badly the quality of the resources. An efficient and safe management of water supply system requests to develop a good knowledge of the dynamics of the aquifer and to characterize the exchanges that could exist with free surface flows in associated rivers. The most efficient way to understand the behaviour of the aquifer is to implement a 3D physically-based hydrodynamic model that could represent all physical processes. However, this approach, in order to become an operational tool, requests a structured methodology for data integration and validation. The paper describes the construction of a 3D hydraulic model of groundwater flow in the Var lower valley, on the French Riviera, with FEFLOW modeling system. Despite a very complex geological structure and a limited knowledge on the aquifer itself, the results demonstrate that the model is able to represent the groundwater flows over long chronologies and to provide an accurate diagnostic on various hydraulic structures that are affecting negatively the aquifer conservation.

Résumé

Les nappes alluviales complexes constituent fréquemment des ressources en eau essentielles pour les communes à la recherche d'un approvisionnement en eau durable. De tels aquifères sont généralement localisés dans des zones où le développement urbain est considérable et peut induire une pollution accidentelle ou chronique des eaux souterraines. Afin d'assurer une gestion efficiente de ces ressources, la connaissance de la dynamique de l'aquifère et des échanges éventuels avec les cours d'eau est essentielle. La méthode la plus appropriée s'appuie sur la conception d'un modèle hydraulique tridimensionnel déterministe. La réalisation d'un outil opérationnel requiert une attention particulière pour l'intégration et la validation de multiples données provenant de diverses sources. Cet article décrit les étapes de construction du modèle hydraulique 3D de la nappe alluviale dans la basse vallée du Var (France), à l'aide du system de modélisation FEFLOW. Malgré une structure géologique complexe et une connaissance limitée de l'aquifère, les résultats démontrent que le modèle est capable de représenter avec succès les écoulements souterrains sur de longues périodes. L'outil permet également d'évaluer l'influence négative de certains ouvrages sur la conservation de cette nappe alluviale.