De nombreux hydrogéologues utilisent des modèles hydrodynamiques pour simuler le fonctionnement des aquifères. Ces modèles informatiques ont besoin d’être renseigné par de nombreuses informations qui concernent la géométrie de l’aquifère, les transmissivités et son coefficient d’emmagasinement, les débits d’échange entre le domaine de surface et le milieu souterrain.

En outre, ces données spatialisées doivent être mises en œuvre sur un découpage, en deux dimensions de l’espace, en mailles pour une modélisation aux différences finies. Elles obligent donc à construire pour chaque thème un modèle numérique d’élévation –MNE-.
Les fonctions d’analyse spatiale contenues dans les SIG permettent de produire les données en entrée du modèle et de fournir en sortie les cartes de résultats.

La démarche de l’hydrogéologue est très souvent basée sur la construction de scénarios d’analyse qui permettent de représenter des situations types dans lequel se trouve le système : basses eaux, hautes eaux, crues ; une simulation complète en régime transitoire (sans discrétisation du temps) étant très coûteuse en temps et en données.
 
Les scénarios d’analyse des écoulements superficiels et souterrains demandent, au début de chaque simulation, des changements fréquents et importants dans le maillage porteur des données par adaptation de la densité locale du maillage ou des transformations locales de la morphologie du domaine liés à des aménagements tels l’installation d’une nouvelle gravière, réaménagement d’un plan d’eau...
Un retour aux jeux de données initiales est nécessaire ce qui impose de les conserver intégralement et d’avoir accès facilement en tout temps afin de les transférer efficacement vers le maillage du modèle. Le modèle numérique de données doit donc mettre l’accent sur les données de base plutôt que sur l’aspect transformé nécessairement dégradé après leur report sur le maillage.
L’intégrité des données doit être conservé dans le sens ou deux campagnes de mesures différentes doivent être stockées dans des jeux de données différents. Par exemple, la topographie provenant de cartes IGN à l’échelle 1 :25000 numérisées sera maintenue distincte de points de mesure issus d’analyses photogrammétriques. Cette approche doit permettre de revenir sur les données, les valider, les corriger éventuellement et de pouvoir substituer un jeu de données par un autre.
L’homogénéité du support de l’information au regard des nombreuses données collectées est essentielle afin de permettre la combinaison des différentes couches d’information. Il s’agit de pouvoir transférer efficacement les données spatiales de base comme les points de mesures.

Nous proposons un accès facile et un transfert efficace des données vers les simulations tout en conservant l’intégrité des données originales. L’outil utilisé, est un système d’information géographique (SIG) couplé à des modules de programmation en C qui permet d’accomplir toutes les étapes d’intégration des données brutes pour la conception de modèle numérique d’élévation –MNE- complets supportés par la méthode des éléments finis, puis la mise en œuvre et le pilotage de simulations hydrodynamiques avec le logiciel MODFLOW.
 
Afin de satisfaire aux objectifs d’intégrité, d’accessibilité, d’efficacité et d’homogénéité -critères retenus pour construire la base de données - la méthode proposée comporte les étapes suivantes (fig 2) :
 
1. Importation des jeux de données dans la base de données
 
 Cette étape concerne la numérisation de fond de cartes papier et/ou le reformatage de fichiers numérisés. Parfois, pour faciliter la visualisation graphique des données et/ou valider les données brutes, on est amené à interpoler des jeux de données pour construire des cartes d’isovaleurs. A cette étape du processus, des corrections peuvent être apportées aux données.
 
2.Construction et assemblage des modèles numériques d’élévation
 
Cette étape consiste pour chaque thème relatif aux variables topographiques et hydrogéologiques à créer une partition du domaine d’étude,  à subdiviser la zone d’étude en sous-secteurs juxtaposés entre eux et à associer à chacun le jeu de données qui décrit chaque variable. Il s’agit de spécifier pour chaque secteur de l’étude, représenté par une forme polygonale irrégulière, la source de données validées à utiliser dans la construction des MNE. On déclare alors, pour chaque secteur, la source de données à prendre en compte en faisant comme hypothèse que la source de données sélectionnée couvre la totalité du sous-secteur. Lorsque deux sources de données se superposent dans le plan cartographique, on choisit la source de données à inclure dans le modèle ; le choix étant fait en fonction de la distribution spatiale et de la précision des données. La figure suivante illustre la démarche où la structure de données A est retenue pour le sous-secteur I, la structure de données B pour le secteur II.
 
Le modèle numérique d’élévation  produit intègre alors toutes les données et les instructions pour les transformer localement. Le MNE constitue ainsi une entité-modèle.

3. Construction du maillage d’analyse adapté à la représentation des données
 
Il s’agit de concevoir un maillage d’analyse ou de représentation de la zone géographique couverte par tous les sous-secteurs dans le modèle hydrodynamique MODFLOW. Ce maillage doit être adapté à la tâche de simulation hydrodynamique du site. Sa construction s’appuie sur une schématisation de la structure géologique et sur une conceptualisation du fonctionnement hydrogéologique du système étudié. Il répond donc à sa propre logique : il peut être adapté ou raffiné en fonctions des attentes des objectifs de la modélisation.
Le pouvoir de résolution du modèle est d’autant meilleur que l’espace est plus finement discrétisé. Un compromis doit néanmoins être trouvé entre le temps de calcul/préparation des données et la résolution. Dès cette étape, il s’agit donc de prévoir les scénarios hydrologiques et/ou d’aménagement que l’on souhaite modéliser afin de ne pas avoir à modifier le maillage. L’aquifère est  représenté par une seule couche couvrant entièrement le domaine et discrétisée en mailles surfaciques. Cet aquifère reposant sur un substratum considéré imperméable, il n’y donc pas de flux verticaux de drainage traversant  cet aquiclude.
 
4. Transfert des données vers le maillage d’analyse
 
Une fois le maillage d’analyse construit et géoréférencé, il s’agit de transférer par interpolation et assemblage les données correspondantes aux diverses couvertures produites par le logiciel Arc/Info vers le maillage d’analyse.
Cette tache se décompose en quatre étapes principales :
(a) Transformation des différentes couches initialement au format TIN (Triangular Irregular Network) au format GRID ;
(b) Reconstruction du maillage d’analyse du modèle hydrodynamique dans le logiciel Arc/info en format vecteur à l’aide des coordonnées x, y des centres des mailles, des demi-longueurs de leur côté et de la numérotation fournies en sortie par le fichier de données MODFLOW.
(c) La procédure proprement dite de transfert des données sur le maillage d’analyse débute alors.
 
Une fois le transfert par interpolation et assemblage des données des différentes couvertures sur le maillage d’analyse réalisé, les taches de simulations hydrodynamiques des scénarios hydrologiques (basses eaux, hautes eaux) et/ou d’aménagement sont mises en oeuvre. Dans le cas où les données de base doivent être modifiées (création d’une nouvelle gravière nécessitent de modifier les données liées à la topographie et à la transmissivité), seule l’étape (1) est à refaire ; les taches (2) et (4) sont automatisées et la tâche (3) très coûteuse en temps est fixée.
La qualité des résultats fournis par les modèles dépend de la taille du maillage d’analyse mais aussi de la qualité des données de base par nature hétérogènes.

Pour apporter la preuve de la validité du concept, nous avons appliqué la méthodologie à la plaine alluviale de la basse vallée de la Dore (fig 3)