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Journée mondiale de l'eau

22/03/2013

Les mathématiques et l’informatique au service des sciences de l’environnement

© Jean-Raynald de Dreuzy

Rencontre avec Jean-Raynald de Dreuzy chargé de recherche en géosciences au CNRS (Université de Rennes 1)

Indispensable au maintien de la vie, l’eau est un des composés chimiques les plus essentiels à notre planète. Notre alimentation en eau potable dépendant en grande partie des ressources souterraines, il est donc devenu désormais crucial de réduire leur dégradation.

Aujourd’hui, de nombreuses recherches sont menées sur le milieu souterrain dans l’objectif d’exploiter ses ressources au maximum : énergie, eau, stockage de déchets. Si le sous-sol dispose encore de ressources en énergie, elles sont pour autant difficiles à exploiter compte tenu de leur profondeur. Ainsi, tirer profit des milieux naturels est donc devenu une problématique sociétale très forte.

L’évolution des nouvelles technologies a permis aux chercheurs de disposer de nouvelles connaissances et d’accroitre la quantité d’informations disponible sur le sujet. Conséquemment,  de plus en plus d’observations sont faites mais leur traduction devient tout aussi complexes. Le traitement de ce nombre croissant de données sophistiquées est devenu la première raison du recours à la modélisation. La seconde est due à la complexité du milieu naturel observé. En effet, les couches géologiques possèdent des propriétés différentes (perméables ou imperméables) et présentent des variations fortes dans leurs propriétés physiques, ce qui rend difficile la compréhension du fonctionnement de ces milieux – comme nous l’explique Jean-Raynald de Dreuzy, chargé de recherche au CNRS au laboratoire Géosciences de l’Université de Rennes 1.

En langage mathématique, on parle de paramètres à variations discontinues ou « Comment prendre en compte les discontinuités ? ». C’est dans ce cadre qu’intervient la collaboration de Jean-Raynald de Dreuzy avec Pomdapi. Cette équipe-projet, encadrée par Jérôme Jaffré,  élabore des méthodes qui permettent la prise en compte de structures dont l’une des dimensions est très petite (fracture), sans les modéliser directement.

Les interfaces restent aussi un sujet très porteur face au travail qu’il reste à apporter sur ce terrain –par exemple, sur l’interface entre l’atmosphère et le milieu souterrain. L'hétérogénéité et la complexité du milieu souterrain ont longtemps été considérées comme un handicap à l'exploitation des ressources ou au stockage de déchets. Elles sont sources d'incertitude et entraîne une très forte variabilité des prédictions. Cet handicap peut devenir un avantage pour faire cohabiter des usages et différents du milieu souterrain. Les fortes variations de perméabilité de couches géologiques propres est un atout pour exploiter des ressources en eau dans les couches perméables, stocker dans les zones moins perméables. L'enjeu dans ce nouveau mode d'interaction avec le milieu souterrain est de pouvoir estimer et prédire l'indépendance de certains compartiments: un enjeu commun pour l'observation et la modélisation.

Cette complexité, à condition de pouvoir l’observer, la modéliser, la comprendre et la gérer peut-être un réel atout. L’enjeu, désormais, est de comprendre la relation entre les compartiments souterrains : est-il possible de stocker du gaz, ou des déchets, à une certaines profondeur, sans pour autant risquer de polluer des aquifères proches de ces sites ? Cette question est particulièrement difficile dans la mesure ou les durées à prendre en compte peuvent atteindre plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines, et milliers d’années, ce qui rend encore une fois indispensable le recours à la simulation.

La collaboration – qu’il qualifie lui-même de très riche et durable –  et qui existe depuis 15 années entre Jean-Raynald de Dreuzy et des équipes Inria (Sage, Modemic et Pomdapi) permet de véritables échanges dans la mesure où ses observations sont indispensables au travail de recherche de nos équipes.

Aujourd’hui, et plus que jamais à cause des pressions sur les ressources naturelles, le chercheur confie avoir besoin davantage de modèles. Ses collaborations avec nos équipes vont donc durer encore longtemps…

Mots-clés : Géosciences Pomdapi Eau

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