Modélisation de la remontée des eaux dans les anciennes mines de charbon : un outil pour détecter les seuils de risques d’inondation en plaine alluviale de la Meuse près de Liège (Belgique)

La plaine alluviale de la Meuse occupe la partie centrale du bassin charbonnier de Liège. Durant les exploitations minières, les niveaux d’eau des aquifères avaient été rabattus par des pompages d’exhaure. Des galeries d’exhaure creusées à partir des pieds de versant dans la vallée de la Meuse contribuaient également à dénoyer le gisement. La fermeture des dernières exploitations minières durant les années 70 et 80 a été le plus souvent assortie d’un arrêt des opérations de pompage qui y sont associées. Ceci a induit une remontée significative des eaux souterraines avec des conséquences indésirables possibles. Les modèles hydrogéologiques peuvent grandement aider à simuler les écoulements des eaux souterraines dans le contexte particulier des travaux miniers. Cependant, les techniques de modélisation classiques ne sont pas adaptées à ce contexte car le milieu est fortement perturbé par les anciens travaux et les réseaux de galeries. Par conséquent, des techniques de modélisation spécifiques ont été développées.
Il s'agit d'une combinaison de modèles de boîte (ne nécessitant que quelques paramètres) pour calculer les niveaux d'eau moyens dans les zones exploitées, avec une modélisation physiquement basée et spatialement distribuée représentant explicitement les zones inexploitées et prenant en compte les interactions entre ces deux sous-domaines. Grâce à ce couplage, les échanges d'eau entre les zones exploitées et inexploitées sont explicitement pris en compte. La méthode permet de simuler la remontée des eaux souterraines après la fermeture des mines et des phénomènes associés tels que les 'coups d'eau' produits par les galeries drainantes.
Les concepts et équations de la méthode sont présentés et illustrés sur des cas synthétiques, puis sur l'application de la zone de Cheratte-Blégny.