Schlüsselwörter
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aquifères karstiques, visualisation 3D, modélisation, milieu karstique
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Kurzbeschreibung
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L'approche KARSYS a été développée par l'ISSKA entre 2011 et 2016. Cette approche permet de modéliser et documenter explicitement les aquifères karstiques en 3D et d'offrir une base d'information pragmatique pour de nombreux projets appliqués. KARSYS est largement appliquée en Suisse et à l'étranger, mais le know-how et les outils n'étaient disponibles qu'à l'ISSKA à cause de sa complexité — ce qui rendait difficile la dissémination de l'approche. Avec le projet Visual KARSYS, un outil intégré a été développé. Il offre aux utilisateurs externes la possibilité d'appliquer KARSYS et d'exploiter les résultats sur un aquifère donné via une visualisation 3D et une base de données dédiée. Les utilisateurs « modelers », tels que des hydrogéologues travaillant en milieu karstique, complètent la base de données avec leurs propres données et peuvent modéliser leurs aquifères. Les utilisateurs « end-users » comme les administrations ou gestionnaires de projets en milieu karstique peuvent exploiter les résultats (interprétations, informations, données) sur le site de leur choix via une palette d'outils dédiés. L'ISSKA maintient l'outil, développe de nouvelles fonctionnalités et assistent les utilisateurs dans leur travail de modélisation. Dans la première phase du projet (UTF 537.13.16, 2016-2019) un modeller géologique 3D a été mise en place avec la possibilité de modeler les nappes karstiques et des interprétations diverses, p.ex. les écoulements souterrains et la délimitation des systèmes d'écoulement. La deuxième phase (2020 — 2021) vise à améliorer les fonctionnalités de l'outil pour en faire un standard. La définition d'image du model 3D sera augmentée. La possibilité de modifier les gradients des différentes zones noyées sera ajoutée dans le modèle « Groundwater ». Les principaux axes de drainage des eaux souterraines en 3D et la délimitation des bassins d'alimentation seront automatisés (ou assistés automatiquement) et la page « résultats » sera complétée avec plus de fonctionnalités. Le projet a été accepté sur la base de la demande de subside du 04.05.2020 à l'occasion de la séance de la Koko UT du 11.06.2020 .
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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1 Amélioration du module GEOLOGY: visibilité des failles, augmentation de la résolution des meshes 3D, intégration et prise en compte des données de forages dans le modelling, affichage des informations hydrologiques sur les profils géologiques générés. Jalon 1
2 Intégration des données hydrologiques: modification des gradients hydrauliques dans la zone noyée, simulation des scénarios en basses et hautes eaux hydrologiques. Implémentation de nouvelles fonctions d'import et d'export vers et depuis Visual KARSYS. Intégration d'objets complexes (tunnels, grottes, etc.). Jalon 2
3 Développement d'un module pour l'affichage des essais de traçage. Développement d'algorithmes pour la modélisation des principaux axes de drainage des eaux souterraines et la délimitation des bassins d'alimentation. Amélioration du design global et de la logique de navigation dans le service. Jalon 3
4 Rédaction d'un rapport final présentant les résultats des points 1 à 3.
5 Eléments de textes, illustrations et au moins 3 photos (voir annexe 3) pour l'impression de publications à l'adresse du public.
6 Une présentation PowerPoint des résultats est mise à disposition de l'OFEV et sur demande un exposé à l'OFEV peut être fait à l'OFEV.
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Projektziele
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La nouvelle version de Visual KARSYS est en fonction avec les adaptions du model 3D, une visualisation améliorée des écoulements souterrains et une « page output » complémentée.
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Beschreibung der Resultate
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Le projet Visual KARSYS – Phase 2 – a permis le développement de nouvelles fonctionnalités pour la modélisation géologique et hydrogéologique 3D des aquifères karstiques qui sont disponibles gratuitement sur le webservice https://www.visualkarsys.com/.
Les améliorations apportées à Visual KARSYS sont les suivantes :
- La résolution des modèles 3D a été augmenté et les temps de calcul ont été réduits ;
- Les forages et autres ouvrages souterrains (tunnels, galeries) peuvent désormais être intégrés dans les projets et leurs données utilisées pour le calcul des modèles 3D ;
- Un nouveau module dédié à la visualisation dynamique en 3D des eaux souterraines et de surface a été ajouté. Ce module apporte une réelle plus-value pour la compréhension des écoulements souterrains ;
- Les formats d’import de données ont été élargis afin de maximiser la compatibilité de Visual KARSYS avec les outils existants : import des projets GeoModeller©, import des fonds cartographiques Open Street Map©, import des forages et des profils géologiques par listes, etc.
Ces fonctionnalités permettent aux utilisateurs d’utiliser plus largement Visual KARSYS pour leurs projets de « tous les jours » en leur offrant une palette d’outils et de fonctionnalités performantes dédiées aux aquifères karstiques.
Visual KARSYS s’adresse à deux types d’utilisateurs : les « modeleurs » (géologues et hydrogéologues qui produisent des modèles) et les « end-users » (gestionnaires, responsables de planification ou d’aménagements qui sont intéressés à exploiter les résultats des modèles). Fin 2021, le webservice compte plus de 600 utilisateurs à travers le monde et plus de 100 personnes suivent un cours de formation chaque année depuis 2019.
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Umsetzung und Anwendungen
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Les outils de Visual KARSYS peuvent être mis en œuvre dans les applications suivantes en lien avec les aquifères karstiques (20 à 25% des aquifères en Suisse et au monde) :
- Activités de recherche et de caractérisation des eaux souterraines pour l’eau potable, l’irrigation ou d’autres usages
- Etudes en lien avec la vulnérabilité et la protection des eaux souterraines
- Activités de construction et d’aménagements du milieu souterrain (conflits d’usage, impacts, etc.)
- Prévention des risques géologiques et hydrogéologiques (effondrements, glissements de terrain, etc.)
- Caractérisation et gestion des ressources géothermiques (évaluation du potentiel, admissibilité des sondes, etc.)
- Documentation des environnements géologiques
A ce jour, Visual KARSYS est le seul webservice développé explicitement pour la modélisation des aquifères karstiques en 3D. Il s’agit par ailleurs du seul outil permettant la construction de modèles géologiques 3D en ligne !
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Weiteres Vorgehen
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Visual KARSYS ouvre de nombreuses perspectives pour des développements futurs :
- Simulation hydrologique des systèmes d’écoulement
- Extension de Visual KARSYS à d’autres milieux aquifères (fracturés, volcaniques, etc.)
- Intégration / compatibilité de Visual KARSYS vers les BIM (Building Information Modeling) pour une meilleure intégration de la géologie dans les aménagements
Ces développements sont conditionnés aux besoins des utilisateurs et aux financements.
Le business modèle envisagé pour le maintien et le développement de Visual KARSYS est le suivant :
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Service
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Visual KARSYS est gratuit d’utilisation, seules quelques fonctionnalités pourront être réservées à un cercle d’utilisateurs restreints.
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Financement
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- Les cours (short course, advanced course, etc.)
- Le support utilisateur
- La réalisation de mandats pour des tiers à travers Visual KARSYS
- Les développements spécifiques pour des tiers
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Publikationen / Ergebnisse
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Le projet Visual KARSYS n’a pas fait l’objet de publication scientifique dans le sens où il ne s’agit pas d’un projet de recherche fondamental, mais plutôt d’un projet de développement. Dans cette optique, Visual KARSYS a fait l’objet de promotions et d’actions médiatiques dans le but de fédérer des utilisateurs.
Le projet Visual KARSYS a été présenté lors de nombreuses conférences en 2020 et 2021 :
Visual KARSYS est en soi un fort vecteur de positionnement de la Confédération et de l’ISSKA sur le terrain de la modélisation hydrogéologique 3D à l’échelle mondiale. Il contribue au rayonnement de la Suisse à l’étranger et permet de nombreuses collaborations avec des institutions ou des partenaires privés.
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