Modélisation multi-échelles de l'hydrosphère
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Nous développons des outils de simulation basés sur des méthodes multi-échelles telle la méthode des éléments finis. Cette méthode numérique utilise des maillages non structurés dont la résolution est variable. Il est donc possible d'augmenter la résolution localement, uniquement dans les régions où l'échelle des processus le nécessite. La flexibilité des maillages non structurés permet ainsi de représenter une plus large plage d’échelles spatiales et d’optimiser les ressources de calcul. Les méthodes multi-échelles développées s'appuient sur modèle hydrodynamique SLIM développé à l’UCL. La figure ci-dessous représente un maillage utilisé par le modèle SLIM pour simuler l'écoulement dans l'Estuaire de l'Escaut, en tenant compte de l'influence de la petite échelle (représentation explicite de l'Escaut jusque Gand ainsi que différents affluents) et de la grande échelle (représentation explicite des marées dans la Mer du Nord).
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Pollution diffuse des sols et des eaux souterraines
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Nous développons des modèles de la pollution diffuse des sols et des eaux souterraines par des produits d’origine agricole. Ces modèles numériques appartiennent aux classes des modèles mécanistiques et résolvent les équations de transfert de matière (notamment l’eau et la matière qui l’accompagne) et de l’énergie dans le continuum sol-sous-sol. Nous réalisons une modélisation détaillée des processus à l’échelle ponctuelle en utilisant un modèle tel que WAVE. Pour la spatialisation, on couple ces modèles locaux au sein d’un SIG. Ces modèles permettent de calculer le devenir et les pressions environnementales des substances d’origine agricole, notamment les éléments nutritifs et les produits phytosanitaires (pesticides, herbicides) dans les sols et eaux souterraines. Ces modèles voient leurs applications dans l’évaluation des stratégies de fertilisation, l’autorisation des produits phyto-sanitaires, la conception des réseaux de surveillance des eaux souterraines, le risque environnementale et l’ingénierie des écosystèmes.
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Interaction sol-système racinaire
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Nous développons des outils de simulation pour la prédiction des flux d’eau entre le sol, la plante et l’atmophère. R-SWMS par exemple est un modèle mécanistique qui résout en 3-D l’équation de Richards et les flux d’eau dans la plante. Cette approche unique permet de simuler avec précision la distribution de la prise d’eau du sol par les plantes, connaissant leur architecture racinaire et les propriétés hydrauliques de leurs tissus.
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