Code_Aster ®
Version
7.3

Titre :

WTNP113 - Resaturation d'une alvéole


Date :
03/01/05
Auteur(s) :
S. GRANET Clé
:
V7.32.113-A Page :
1/8

Organisme(s) : EDF-R&D/AMA
















Manuel de Validation
Fascicule V7.32 : Thermo-hydro-mécanique en milieu poreux non saturé
Document : V7.32.113





WTNP113 - Resaturation d'une alvéole





Résumé :

Le test présenté ici permet de vérifier le bon fonctionnement des opérateurs utilisés pour la résolution des
équations d'un écoulement en milieu insaturé. Ce test correspond au test 3.2 du plan de qualification du projet
ALLLIANCES [bib1].
Il représente l'évolution de la saturation en eau du milieu autour d'une alvéole de stockage. Deux phases sont
prises en compte, une phase de désaturation lors de l'exploitation de l'ouvrage souterrain et une phase de
resaturation après le remblaiement de galerie des alvéoles.

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HT-66/05/005/A

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1
Problème de référence

1.1 Géométrie

Le domaine étudié représente une coupe de terrain autour d'une alvéole de stockage.



D
C







O









A B



Coordonnées des points (m) :

A 0
-500

C 10 -400
B 10 -500

D 0 -400
O 10 -450



Rayon de l'alvéole : 5.6 m


1.2
Propriétés du matériau

On ne donne ici que les propriétés dont la solution dépend, sachant que le fichier de commandes
contient d'autres données de matériau (températures, ...) qui finalement ne jouent aucun rôle dans la
solution du problème traité.

Eau liquide
Masse volumique (kg.m-3)
1000
Viscosité
1
Paramètres
Perméabilité K
10-18 m-2
homogénéisés
Isotherme de sorption
S(P =
+
c )
0 15
.

0 85
.


[
8
1 + (6 5
. 10
.
P )
c
] 33.0
49
.
1
Perméabilité relative
kr
=

w (Pc )
3
S

Porosité
0,14
Emmagasinement
4. 10-10m-1
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1.3
Conditions initiales

Le problème comporte deux phases :

· Une première phase de 15 ans de désaturation correspondant à l'exploitation de l'ouvrage
souterrain
· Une seconde phase de resaturation après le remblaiement de l'alvéole correspondant à
l'exploitation (on initialise la saturation de l'alvéole à 0,7).

Les conditions initiales sont les suivantes :

Pour la phase 1

· Alvéole P = 9,4.107 Pa (S = 0,49)
c

· Barrière géologique P = 1.105 Pa (S = 0,999)
c

Pour la phase 2 (t > 15 ans)

· Alvéole P = 3,015.107 Pa (S = 0,7)
c


1.4
Conditions aux limites

Elles s'expriment sur la pression capillaire.

Phase 1 :

Sur [AB] P = 1.105 Pa
c
Sur [CB] Flux hydraulique nul
Sur [CD] P = 1.105 Pa
c
Sur [A01] U [02D] Flux hydraulique nul

Sur l'ensemble de l'alvéole P =9,4.107 Pa (S=0,49).
c

Phase 2 :

Sur [AB] P = 1.105 Pa
c
Sur [CB] Flux hydraulique nul
Sur [CD] P = 1.105 Pa
c
Sur [AD] Flux hydraulique nul

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2 Modélisation
A

2.1
Caractéristiques de la modélisation A

Les résultats présentés ici résultent de la modélisation en déformations planes effectuée avec
2988 éléments TRI3.

2.2 Fonctionnalités
testées

Commande Option


AFFE_MODELE
D_PLAN_THHD


DEFI_MATERIAU
THM_LIQU

THM_GAZ
THM_DIFFU
THM_INIT
AFFE_CHAR_MECA DDL_IMPO
PRE1


PRE2
TEMP
STAT_NON_LINE COMP_INCR RELATION KIT_THH


RELATION_KIT
LIQU_GAZ

HYDR_UTIL
CREA_CHAMP OPERATION
EXTR



CREA_CHAMP OPERATION
AFFE



CREA_CHAMP OPERATION
ASSE



STAT_NON_LINE COMP_INCR RELATION KIT_THH
RECH_LINEAIRE

RELATION_KIT
LIQU_GAZ

HYDR_UTIL

Discrétisation en temps : 34 pas de temps pour une simulation de 10000 ans.


2.3 Résultats

On présente les profils de pression capillaire et de saturation sur une coupe horizontale (y = 450m) et
verticales (x = 7m).

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Pressions capillaires Y = -450 m



1,00E+08


8,00E+07
7,5 ans

15 ans

a
)
6,00E+07

P
50 ans

(
100 ans

4,00E+07
Pc

200 ans

2,00E+07
500 ans


0,00E+00
1000 ans

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
10000 ans


X(m)


Figure 2.3-a : Profils de pression capillaire Y = -450m




Saturation Y = -450m



1
7,5 ans

15 ans

0,9

50 ans

0,8
100 ans

200 ans

S 0,7

500 ans

0,6
1000 ans

0,5
10000 ans


0,4


0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

X(m)


Figure 2.3-b : Profils de saturation Y = -450m


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Pressions capillaires X = 7m



1,00E+07


7,5 ans

8,00E+06

15 ans

6,00E+06

50 ans

Pc
100 ans

4,00E+06

200 ans

2,00E+06

500 ans


0,00E+00
1000 ans

-500
-480
-460
-440
-420
-400
10000 ans


Y(m)


Figure 2.3-c : Profils de pression capillaire X = 7 m




Saturations X = 7m



1

0,98
7,5 ans

0,96
15 ans


0,94
50 ans

0,92
100 ans

S
0,9

0,88
200 ans

500 ans

0,86

0,84
1000 ans

0,82

10000 ans

0,8

-500
-480
-460
-440
-420
-400


Y (m)

Figure 2.3-d : Profils de saturation X = 7 m

2.4 Valeurs
testées

X (m)
Y(m)
Temps (ans)
PRE1 (Pa) Aster
5 -450
27
2.9E7
5 -450
10000 4.5E6
7 -450
27
4.2E6
7 -450
10000 4.5E6

Ces résultats sont qualitativement conformes à ceux que l'on trouve dans la littérature d'Alliances
(isovaleurs).
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3 Modélisation
B

3.1
Caractéristiques de la modélisation B

Il s'agit de la même modélisation que ci-dessus mais avec la modélisation THH2D (avec un coefficient
de Henry infini). Les résultats attendus doivent donc être exactement les mêmes.

3.2 Fonctionnalités
testées

Commande Option


AFFE_MODELE
D_PLAN_THH2D


DEFI_MATERIAU
THM_LIQU

THM_GAZ
THM_VAPE_GAZ
THM_AIR_DISS
THM_DIFFU
THM_INIT
AFFE_CHAR_MECA DDL_IMPO
PRE1


PRE2
TEMP
STAT_NON_LINE COMP_INCR RELATION KIT_THH


RELATION_KIT
LIQU_AD_GAZ_

VAPE
HYDR_UTIL
CREA_CHAMP OPERATION
EXTR



CREA_CHAMP OPERATION
AFFE



CREA_CHAMP OPERATION
ASSE



STAT_NON_LINE COMP_INCR RELATION KIT_THH
RECH_LINEAIRE

RELATION_KIT
LIQU_AD_GAZ_

VAPE
HYDR_UTIL

Discrétisation en temps : 34 pas de temps pour une simulation de 10000 ans.


3.3 Valeurs
testées

X (m)
Y(m)
Temps (ans)
PRE1 (Pa) Aster
5 -450
27 2.9E7
5 -450
10000
4.5E6
7 -450
27 4.2E6
7 -450
10000
4.5E6

Les valeurs sont bien sur les mêmes que précédemment. Cette modélisation, plus lourde, n'a pour but
que de correspondre au modèle THM le plus complet tel qu'exigé par Alliances.



4 Bibliographie

[1]
Projet Alliances plan de qualification, note ANDRA CNT-ASCS 02-075B
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