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Résumé :
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Nous développons et utilisons un code numérique capable de modéliser efficacement des écoulements d'eau multidimensionnels et transitoires en milieux variablement saturés, hétérogènes et anisotropes, en étendant le champ des applications à un ensemble macroporeux, et composites, à différentes échelles locales ou régionales. L'approche utilisée pour gérer les différents écoulements est un modèle à une seule équation générique, calquée sur l'équation de Richards. De nombreux couplages d'écoulements sont ainsi réalisés de façon implicites. Les différentes composantes du modèle hydrologique sont testées et validées par des expérimentations numériques, certains processus faisant l'objet d'une étude plus approfondie. Afin de paramétrer le modèle hydrologique, nous analysons les modèles fonctionnels de propriétés hydrauliques des milieux (sols), d'où nous tirons quelques méthodes pour estimer les paramètres, indirectement à partir de la texture, et les distribuer spatialement (ex. : krigeage). Nous étudions ensuite les écoulements en milieux variablement saturés, poreux et macroporeux (grossiers, superficiels). Nous utilisons des lois de perte de charge et des propriétés (dynamiques et cinétiques) spécifiques à ces milieux. Les milieux macroporeux sont aussi utilisés pour modéliser les écoulements 3D de nappes libres avec apports et extractions. Nous étudions enfin avec le même modèle, les écoulements verticalement intégrés plans de nappes souterraines (Boussinesq) et superficielles (équation d'ondes diffusantes dérivée de Saint-Venant). Ces études numériques sont appuyées dans certains cas par des calculs analytiques et par l'étude des lois de comportement globales des systèmes (tarissement de nappe ; échanges nappe/rivière lors d'une crue ; réponse d'un sol à une pluie variable). Au total, le modèle ainsi construit peut être utilisé pour analyser des écoulements couplés au sein des hydrosystèmes à diverses échelles et dans de nombreuses configurations hydrologiques en termes de conditions limites, conditions initiales, forçages spatio-temporels et propriétés des différents milieux.
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