L’évaluation des eaux souterraines améliore la gestion des risques
L’eau est une ressource à la fois précieuse et vulnérable. En Europe, environ 65 % de l’eau potable et 25 % de l’eau utilisée à des fins d’irrigation sont puisées dans des nappes phréatiques. D’après l’Agence européenne pour l’environnement (AEE), environ un quart des eaux souterraines de l’Europe contiennent des impuretés chimiques. Le projet FORENSHYD avait pour ambition de perfectionner les outils de modélisation utilisés pour identifier l’emplacement, la source et la quantité de polluants présents dans les eaux souterraines, ainsi que le moment où leurs déversements ont lieu. Ces recherches ont été entreprises avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie.
Variables en hydrologie médico-légale
L’hydrologie médico-légale est l’application de la science à l’étude de la contamination des eaux souterraines dans le but d’appuyer l’application du droit de l’environnement. De nombreux facteurs sont responsables de la complexité de ce problème. Les sols présentent une variabilité spatiale qui entraîne une réaction différente aux contaminants, et ce pour diverses raisons. Ce phénomène a une incidence sur les processus de transport, tels que la dispersion et la diffusion, qui influencent la manière dont les contaminants se déplacent dans le sol et dans les eaux souterraines. Les réactions chimiques engendrées par les déversements, telles que les réactions à base d’acide et la dissolution des minéraux, ajoutent une couche de complexité supplémentaire à l’étude de la contamination des eaux souterraines. On appelle processus de transport réactif la combinaison des processus de transport et des réactions chimiques, et le décodage de leurs interactions exige le recours à des techniques de modélisation sophistiquées.
Progrès en matière de modélisation des eaux souterraines
Une suite complexe d’algorithmes que l’on appelle filtre de Kalman d’ensemble (EnKF) est utilisée pour évaluer les cas de contamination des eaux souterraines. Les applications traditionnelles ne composent pas bien avec les sources multiples de pollution. Les applications innovantes de l’apprentissage automatique développées par Jaime Gómez-Hernández, coordinateur du projet FORENSHYD, à l’EnKF ont permis d’améliorer les résultats. La précision des prévisions de l’outil d’optimisation conçu par Jaime Gómez-Hernández a été testée dans différents environnements. Les tests ont été réalisés dans le cadre de scénarios synthétiques par simulation informatique, ainsi que dans des expériences «bac à sable» contrôlées. De plus, des tests ont été menés sur deux sites de démonstration. Selon Alicia Sanz-Prat, titulaire d’une bourse individuelle MSCA: «Les résultats ont démontré qu’il était possible d’identifier simultanément les emplacements des sources de contaminants et d’estimer les paramètres réactifs, même dans un contexte d’incertitude géologique complexe et hétérogène.»
Une technologie en source ouverte
L’un des atouts du projet FORENSHYD tient au fait que les avancées technologiques innovantes qui ont permis d’améliorer les applications d’hydrologie médico-légale se fondent sur des logiciels en source ouverte. Les gouvernements européens, les agences de l’eau et les autres parties prenantes ont tous accès aux outils testés dans le cadre du projet. L’amélioration à long terme de l’hydrologie médico-légale dépend du caractère «libre» de l’outil d’optimisation, et le succès du projet nourrit les débats. Selon Alicia Sanz-Prat: «Les publications à comité de lecture à paraître devraient amorcer un dialogue captivant sur l’applicabilité et la corrélation entre les niveaux d’incertitude en science et les procédures judiciaires. Cette discussion pourrait déboucher sur l’identification de nouvelles concurrences et synergies commerciales sur le marché européen entre les parties prenantes interdisciplinaires et intersectorielles des domaines du sol et de l’eau.» La gestion minutieuse des ressources est cruciale pour la société, et aucune ressource n’est plus précieuse que l’eau. En améliorant la conception d’outils d’assimilation et d’évaluation de données hydrologiques en source ouverte et en les testant dans un éventail d’environnements contrôlés, FORENSHYD a contribué à la sécurité et au bien-être de la communauté européenne.
Mots‑clés
FORENSHYD, eaux souterraines, contamination, outil d’optimisation, hydrologie médico-légale, modélisation, filtre de Kalman d’ensemble, technologie en source ouverte