Les techniques de modélisation numérique sont utilisées classiquement pour définir l'impact d'un ou plusieurs pompages sur le niveau d'une nappe aquifère.
Il est ensuite possible de coupler à cet aspect hydrodynamique le transfert de calories dans l'eau.

Le cas présenté ici est un projet d'utilisation de la nappe pour les besoins d'une pompe à chaleur à usage climatisation. Le principe est de solliciter la nappe par un doublet de forage : pompage en amont (une nappe s'écoule - presque - toujours) d'une eau "froide" et rejet en aval d'une eau réchauffée.

Si, au niveau quantitatif, l'impact global est nul (au final, aucun prélèvement d'eau dans la ressource n'est effectué), la modélisation permet de vérifier certains points :

• que le réchauffement de la nappe reste acceptable tant d'un point de vue environnemental que sanitaire (proximité de captages AEP par exemple) ;
• le projet étant situé en milieu urbain, que le doublet pompage/rejet ne va pas venir perturber le voisinage :
  • inondation des niveaux en sous-sol voisins,
  • interférences avec d'autres installations similaires ;
• pour l'installation en elle même, que le risque de recyclage thermique est limité (pour un bon rendement, il est déconseillé de pomper l'eau chaude que l'on est en train de rejeter ...).

1. Piézométrie initiale et projet

La première phase de l'étude est la création puis le calage en régime permanent du modèle permettant de restituer la surface de la nappe avant projet (état initial).

Aux abords immédiats du projet immobilier, il est prévu la création d'un forage de pompage et de deux forages de rejet en nappe, pour un débit de fonctionnement maximum de 200 m³/h. Le différentiel de température entre pompage et rejet est de 7°C. Pour les calculs, il est admis comme constant lors du fonctionnement de l’installation, la régulation se faisant par la variation du volume d’eau prélevé dans la nappe.

Les pompes à chaleur déjà existantes à proximité du projet sont également introduites dans le modèle.

2. Simulation du fonctionnement de la pompe à chaleur

• Incidence thermique
  

  L’impact du projet au niveau thermique est donné sous la forme d’une carte d’isotempérature de la nappe aquifère sous l’effet de l’injection de calories dans les forages de rejet propres au projet, et en tenant compte également du fonctionnement des pompes à chaleurs les plus proches.

  La simulation des cycles de fonctionnement réels d’une telle installation conduit à un recyclage théorique maximum de 1,4 °C en cas d’une sollicitation particulièrement intense de la nappe pour un usage en climatisation.

  Le traitement de ces mêmes résultats par un logiciel de visualisation 3D :

  
• Incidence piézométrique

  Le modèle permet de calculer la remontée de la nappe due aux forages de rejet au droit des points les plus sensibles :

  Lieu	Niveau calculé de référence (m)	Niveau calculé simulation 1 (m)	Incidence piézométrique (m)
  Projet rejet 1	163.40	163.76	+ 0.36
  Projet rejet 2	163.42	163.74	+ 0.32
  Riverain Le Forten	163.36	163.48	+ 0.12