Une méthode de modélisation hydrogéologique inverse appliquée à un problème d’ingénierie : l’abaissement du niveau d’un réservoir minier ennoyé dans le bassin ferrifère lorrain

A method of hydrogeological inverse modeling applied to a problem of engineering : the lowering of the level of a mine-water reservoir in the Lorraine iron-ore basin

BRGM 1, av. du parc de Brabois 54500 Vandœuvre-lès-Nancy Cedex l.vaute@brgm.fr, France.

Résumé

Le bassin ferrifère lorrain est un système hydrodynamique et chimique complexe, formé par la superposition de deux grands aquifères en excellente relation hydraulique : un calcaire fracturé et localement karstique (nappe du Dogger), et un aquifère artificiel constitué de grands vides anastomosés (réservoir minier). Une nouvelle galerie de débordement en cours de création à l’exutoire du réservoir Sud sera achevée en 2003, dans le but d’abaisser de façon définitive le niveau du réservoir de 3,6 m. Cette opération permettra de supprimer les nuisances (inondations chroniques) dues à l’existence de fuites du réservoir vers la plaine alluviale constituant le soubassement de la ville de Moyeuvre-Grande. On présente dans cet article la méthode de modélisation mise en œuvre en 1999, dont l’objectif était de fournir les éléments chiffrés au dimensionnement du nouvel ouvrage. Les résultats de cette première modélisation sont validés par les résultats obtenus avec les nouvelles données acquises depuis lors : nouvel ajustement du modèle en 2001 avec deux années supplémentaires de données, et comparaison aux résultats de mesures obtenus lors de l’opération de pompage à gros débit en 2002. La méthode de modélisation globale inverse mise en œuvre pour résoudre ce problème pratique d’ingénierie civile s’est avérée efficace, économe en temps de calcul comme en temps de mise en œuvre, et bien adaptée au problème posé.

Abstract

The Lorraine iron-ore basin is a hydrodynamic and chemical complex system, formed by the superposition of two large aquifers in excellent hydraulic relation : a fractured and locally karstic limestone (aquifer of the Dogger), and an artificial aquifer made up of large braided vacuums (mine-water reservoir in the flooded mines). A new overflow gallery in construction at the discharge point of the Southern reservoir will be completed in 2003, with an aim of lowering in a definitive way the level of the reservoir (- 3,6 m). This operation will make it possible to remove the chronic floods due to the existence of leakages from the reservoir towards the alluvial plain on which the town of Moyeuvre-Large is settled. This publication presents the method of modeling implemented in 1999. whose objective was to allow the dimensioning of the new overflow gallery. The results of this first modeling are validated by the results obtained with the new data since then gathered : new adjustment of the model in 2001 with two additional years of data, and comparison with the results of measurement obtained at the time of a high flow pumping operation in 2002. The method of inverse modeling implemented to solve this practical problem of engineering proved to be effective, sparing in computing times as in times of implementation, and well adapted to the problem.