AQUI-FR

AQUI-FR es una plataforma nacional de modelización hidrogeológica diseñada como una herramienta para valorizar el trabajo de modelización hidrogeológica realizado en Francia. Iniciado en 2014, AQUI-FR tiene como objetivo reunir en una sola plataforma digital modelos hidrogeológicos desarrollados por diferentes institutos de investigación. AQUI-FR reúne así a 8 socios (ENS, CERFACS, BRGM, Ecole des Minas PARÍS Pronóstico del tiempo Francia Geociencias Rennes LHyges, UMR METIS) con el objetivo de desarrollar un mejor conocimiento de los recursos de aguas subterráneas pasados, presentes y futuros. AQUI-FR tiene como objetivo implementar previsiones de evolución de las aguas subterráneas en Francia, en escalas de tiempo que van desde días a temporadas (+6 meses)y a partir de pronósticos atmosféricos a través de indicadores piezométricos estandarizados. La plataforma también permite realizar modelización predictiva (hasta 2100), basada en el desarrollo de modelos hidrogeológicos y utilizado por los gestores del agua, y para promover el desarrollo de estos modelos cuando no lo hacen. Una estructura informática permite la asociación de 3 modelos hidrogeológicos (EROS, MARTHE, EauDyssée), un modelo de flujo de agua y energía (SURFEX) y un sistema de análisis atmosférico (SAFRAN). El acoplamiento dinámico de los modelos es proporcionado por el acoplador OpenPALM. La plataforma AQUI-FR se aplica en las máquinas operativas de Météo-France y se beneficia de su apoyo al monitoreo diario. La plataforma se ha utilizado en un total de 14 aplicaciones de acuíferos distribuidos y 23 aplicaciones en sistemas kársticos. En el futuro, se integrarán otros modelos regionales para ampliar la cobertura espacial.

Figura 1 : Concepto de la plataforma AQUI-FR.

Entidad responsable

Varias entidades son responsables de la plataforma AQUI-FR. El departamento de Geociencias de la ENS es el coordinador de la plataforma.

Entorno institucional

Como el modelo nacional se basa en las aplicaciones hidrogeológicas existentes, cada socio sigue siendo el propietario de su modelo hidrogeológico y los resultados están disponibles para el público en general.

Entorno geográfico

Las simulaciones de la plataforma cubren el 35% de la Francia metropolitana. El modelo EauDyssée abarca Baja Normandía, Somme, Sena, Loira y cuatro subsistemas: Marne-Loing, Marne-Oise, Sena-Eure, Sena-Oise. El modelo MARTHE cubre Alsacia, Baja Normandía, Nord Pas-de-Calais, Poitou-Charentes y Somme. Finalmente, el modelo EROS cubre 23 sistemas kársticos (tamaño medio 99 km²).

Explicación detallada

La plataforma de modelado representa los principales procesos hidrológicos que ocurren en las cuencas hidrográficas, desde la precipitación hasta el flujo de agua subterránea. En su forma actual, el sistema AQUI-FR incluye tres programas informáticos de modelado hidrogeológico que cubren 11 acuíferos sedimentarios y 23 sistemas kársticos: la plataforma numérica hidrogeológica EauDyssée, el software MARTHE y el software EROS utilizado para los sistemas kársticos. Los tres softwares están integrados en una aplicación desarrollada con el sistema de acoplamiento OpenPALM. 

Todos estos models cubren un área de aproximadamente 149,000 km² y contienen hasta 10 capas de acuíferos superpuestas. AQUI-FR tiene en cuenta la heterogeneidad espacial mediante el uso de diferentes escalas espaciales. El análisis meteorológico SAFRAN disponible sobre el área metropolitana francesa a una resolución de 8 km proporciona variables meteorológicas al modelo de superficie terrestre SURFEX que evalúa el balance hídrico sobre el área metropolitana francesa. SAFRAN proporciona precipitación horaria (lluvia y nieve), temperatura, humedad relativa del aire, velocidad del viento y radiación descendente. SURFEX utiliza estas variables atmosféricas para resolver el equilibrio de energía superficial y agua en la interfaz tierra-atmósfera a una escala de 1-2 años y un paso de tiempo de 5 minutos. SURFEX estima la distribución espacial del flujo entre la escorrentía superficial y la recarga de aguas subterráneas en el SAFRAN. Representa diferentes tipos de suelo y vegetación y utiliza un esquema de difusión para representar la transferencia de calor y agua a través del suelo. El suelo en SURFEX está representado por un enfoque multicapa. Su profundidad varía según la vegetación (en Francia de 0,2 a 3 m) y es parcialmente accesible a las raíces de las plantas. La infiltración del suelo en profundidad constituye el flujo de recarga del nivel freático. La escorrentía superficial puede ocurrir en función del exceso de saturación o exceso de infiltración. La simulación de la cuenca depende de sus características hidrogeológicas. Para las cuencas sedimentarias, estos dos flujos se transfieren a los modelos de aguas subterráneas MARTHE o EauDyssée. Estos modelos simulan la transferencia a la zona insaturada, los flujos de agua subterránea dentro y entre los acuíferos, la escorrentía hacia y en los ríos y los aportaciones río-acuífero. También tienen en cuenta las numerosas extracciones de agua subterránea de las cuencas fluviales. La resolución temporal es diaria, y la resolución espacial varía de 100 m a un máximo de 8.000 m. El acuífero más profundo puede alcanzar localmente unos 1.000 m. Cabe señalar que los modelos hidrogeológicos podrían haber sido alimentados convencionalmente con precipitaciones, evapotranspiración potencial y datos de temperatura del análisis SAFRAN utilizando sus propios cálculos de balance hídrico. Sin embargo, el uso combinado de SURFEX y SAFRAN proporciona un conjunto consistente de datos hidrometeorológicos en una red de resolución de 8 km sobre Francia, incluida la recarga de aguas subterráneas y la escorrentía superficial de SURFEX, así como la evapotranspiración potencial, la precipitación y la temperatura de SAFRAN. El uso de estos flujos de resolución de 8 km desde SURFEX requirió la recalibración de los modelos hidrogeológicos incluidos en la plataforma. Los sistemas acuíferos kársticos se simulan mediante un enfoque conceptual de modelado de yacimientos utilizando el software EROS. Cada sistema kárstico está representado por un modelo de reservorio a una escala de tiempo diaria. Se prefieren los enfoques conceptuales para la simulación de sistemas kársticos. De hecho, sus heterogeneidades dificultan el uso de un enfoque basado en la física. EROS utiliza la precipitación diaria, la nieve, la temperatura y la evapotranspiración potencial proporcionada por SAFRAN para calcular los flujos de primavera kárstica. Técnicamente, la plataforma de modelado hidrogeológico AQUI-FR se desarrolló utilizando el sistema de acoplamiento OpenPALM, que permite una fácil integración de aplicaciones informáticas de alto rendimiento de manera flexible y escalable. En el marco de OpenPALM, las aplicaciones se dividen en componentes elementales que pueden intercambiar datos. La plataforma AQUI-FR es una aplicación OpenPALM que actualmente incluye cinco componentes.

Se realiza un paso preliminar para estimar la recarga de aguas subterráneas y la escorrentía superficial con SURFEX teniendo en cuenta el forzamiento atmosférico SAFRAN antes de lanzar OpenPALM. Este paso preliminar da acceso a 60 años de recarga diaria de aguas subterráneas y escorrentía a una resolución regular de 8 km en toda el área metropolitana.