CUIDADOS PALIATIVOS – CONCEITO, PERSPETIVAS E FILOSOFIA

5.5.1 Méthode

La méthode aux différences finies utilisée ici repose sur un système vitesse-contraintes, formulé sur des grilles décalées (staggered grids) [Virieux, 1984], d’ordre 2 en temps et d’ordre 8 en espace. L’implémentation sur GPU de cette méthode a été réali-sée dans le logiciel SIGMA par Modeste Irakarama, doctorant de l’équipe RING, durant ses travaux de thèse [Irakarama,2019].

Des conditions aux limites absorbantes PML (Perfectly Matched Layers, [Collino et Tsogka,2001]) sont appliquées sur les deux côtés latéraux et le bas de la grille. La condi-tion appliquée au niveau de la surface libre au sommet de la grille est une condicondi-tion de surface rigide2. Les ondes sismiques sont par conséquent réfléchies au niveau de cette surface. Un récepteur est placé sur chacun des 1800 points de la première rangée au sommet de la grille cartésienne. La source sismique est placée au niveau de la faille, en dessous des différences entre les modèles de vitesse induites par les simplifications (Figure 5.5). L’objectif est de maximiser l’impact des simplifications appliquées le long de la faille sur les résultats des simulations numériques. Chaque simulation est exécutée sur un temps T égal à 0, 5 seconde, après l’explosion de la source. Le pas de discrétisation temporelledtest de 10⁻⁴seconde.

5.5.2 Résultats

Deux simulations sont réalisées. La première est réalisée sur le modèle de vitesse correspondant à la coupe réparée. Elle est considérée comme la solution de référence. La deuxième simulation est réalisée sur le modèle de vitesse correspondant à la coupe simplifiée.

5.5.3 Comparaison des champs d’ondes

La différenceδuentre le champ d’ondesu_{re f´} , correspondant à la simulation de réfé-rence sur la coupe réparée, et le champ d’ondeu_simpl, correspondant à la simulation de référence sur la coupe simplifiée, est définie par (Figure 5.6) :

δu= u_simpl−u_{re f´} , (5.2)

Cette différence est calculée pour chaque point de la grille cartésienne et pour chaque pas de temps. La moyenne quadratique3de la différence sur la forme d’onde à un récep-teuridonné est calculée selon la définition parGeller et Takeuchi[1995] :

δ_RMS(i) = v u u t RT 0 |δu(i)|2 dt RT 0 |u_{re f´} (i)|2 dt^{. (5.3)}

2. Cette condition est également appelée « condition de déplacement nul » ou « condition de Dirichlet » [Virieux,1984].

(a) (b) (c) -2x10-5 -1x10-5 0 1x10-5 2x10-5-2x10-5 -1x10-5 0 1x10-5 2x10-5 -4x10-7 -2x10-7 0 2x10-7 4x10-7 u_réf ^usimpl δu = u_simpl- u_réf 0 100 200 300 400 500 600 x(m) 0 100 200 300 400 500 600 x(m) 0 100 200 300 400 500 600 x(m)

FIGURE 5.6 – COMPARAISON DES CHAMPS D’ONDES À LA FRÉQUENCE 300 HZ (À

t= 0, 3S). (a) Champ d’onde de référenceu_{re f´} . (b) Champ d’onde à partir du modèle simplifié u_simpl (c) Différence δu entre les deux champs d’ondes. Notez la différence d’ordre de grandeur entre les échelles de couleur. Pour visualiser la différence entre les champs d’ondes pour t de 0 à T :www.ring-team.org/ring_dl/public/anquez/ Figure_5_6.gif

La moyenne desδ_RMS(i) pour l’ensemble des récepteurs (i ∈ [1, 1800]) est égale à 2, 18 % avec un maximum égal à 3, 28 %, au niveau du récepteur localisé en x = 481 m (Figure 5.7). Conformément aux attentes, cette différence est relativement faible car la taille des modifications du modèle de vitesse est plus petite que la résolution sismique.

5.5.4 Comparaison des champs d’ondes avec une source sismique de

fré-quence maximale égale à 600 Hz

Pour vérifier l’hypothèse selon laquelle la différence des résultats de simulation est réduite car la magnitude des modifications est inférieure à la résolution sismique, deux autres simulations ont été réalisées. Tous les paramètres ont été conservés, y compris les deux modèles de vitesse ; seule la fréquence maximale de la source sismique est doublée et vaut 600 Hz. Cette fréquence est ici encore plus irréaliste, mais l’objectif est d’aug-menter la résolution sismique. Selon l’Équation 5.1, la résolution sismique pour ces deux nouvelles simulations est à présent de 1 mètre, ce qui est inférieur à la magnitude des modifications réalisées sur la coupe. En doublant la fréquence, l’échantillonnage de la longueur d’onde minimale (c’est-à-dire 4 mètres) est réalisé par 12 points de la grille, ce qui est considéré comme suffisant [Virieux,1984].

La comparaison des deux simulations de propagations d’onde en utilisant la fré-quence maximale f_max= 600 Hz montre que la moyenne desδ_RMS(i)pour l’ensemble des récepteurs est égale à 12, 45 % avec un maximum égal à 19, 44 %, au niveau du récepteur localisé enx= 438 m (Figure 5.8). Comme attendu, cette différence est significativement supérieure en utilisant une fréquence deux fois plus grande ; les modifications apportées à la coupe géologique sont davantage perceptibles en utilisant une fréquence plus élevée.

(b) 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 Temps (s) -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 Ampl itude x10^-5 Coupe simplifiée Coupe de référence (a) x = 481 (m) RMS

FIGURE 5.7 – COMPARAISON DES RÉSULTATS DE SIMULATIONS DE PROPAGATIONS

D’ONDES À LA FRÉQUENCE 300 HZ. (a) Moyenne quadratique de la différence sur la forme d’onde (δRMS) en fonction de la positionxdu récepteur. (b) Comparaison des sis-mogrammes enregistrés au niveau du récepteuri indiquant la plus grande différence

0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1x10^-4 (b) Temps (s) Ampl itude Coupe simplifiée Coupe de référence (a) (m) RMS

FIGURE 5.8 – COMPARAISON DES RÉSULTATS DE SIMULATIONS DE PROPAGATIONS

D’ONDES À LA FRÉQUENCE 600 HZ. (a) Moyenne quadratique de la différence sur la forme d’onde (δRMS) en fonction de la positionxdu récepteur. (b) Comparaison des sis-mogrammes enregistrés au niveau du récepteuri indiquant la plus grande différence

5.6 Discussion

Les simplifications de la coupe géologique ont modifié le résultat des simulations de propagation d’ondes, mais cet impact peut être limité à un niveau acceptable (en dessous de 4 % dans le cas où f_max= 300 Hz). Ceci est possible en limitant la magnitude des modi-fications appliquées par le processus de simplification en tenant compte des paramètres physiques de la simulation numérique. Dans l’exemple présenté ici, si les simplifications ont une magnitude inférieure à la résolution sismique, alors le résultat de la simulation n’est pas modifié de manière significative.

La méthode de simplification proposée dans cette thèse offre un contrôle sur la ma-gnitude des simplifications réalisées grâce à la définition des zones d’exclusivité autour des entités du modèle. Il est possible par conséquent de tirer parti des paramètres pétro-physiques du modèle et pétro-physiques de la simulation (ici, la fréquence et les vitesses de propagation des ondes) pour fixer les critères de taille minimale utilisés pour la simplifi-cation.

Bien que la géométrie de la coupe géologique étudiée ici provienne de données réelles, les paramètres des simulations physiques ne sont, eux, pas réalistes. De plus, l’application présentée dans ce chapitre s’appuie sur une grille cartésienne pour la réa-lisation des simulations physiques. Celle-ci facilite la comparaison des résultats de ces simulations mais l’intérêt des simplifications dans l’impact sur le temps de simulations ne peut être étudié puisque les dimensions de la grille cartésienne sont fixes. Le Cha-pitre 6 présente un cas d’application dans lequel les simulations de propagation d’ondes sont réalisées sur des maillages non-structurés triangulés par une méthode de Galerkin discontinue [Peyrusseet al.,2014]. Les maillages utilisés sont conformes aux discontinui-tés que représentent les limites de couches. Cette nouvelle étude s’intéresse à l’impact des simplifications sur le résultat des simulations ainsi qu’au gain en temps de calcul obtenu par la simplification pour réaliser ces simulations.

Toutefois, il n’est pas possible de donner de garanties générales sur l’altération des ré-sultats physiques des simulations liées aux simplifications du modèle. Les conséquences de ces simplifications dépendent du degré de modification du modèle, du modèle étudié et de ses caractéristiques physiques, ainsi que du phénomène physique simulé. En effet, il est possible que les simplifications par contraction, employées dans cet exemple, ne représentent pas la meilleure stratégie de simplification pour une étude d’écoulements par exemple. La connectivité joue en effet un rôle important dans la mise en place des trajectoires des flux. Le chapitre suivant propose un deuxième cas d’application consacré à l’impact de simplifications de réseaux de fractures sur des simulations d’écoulements.

de bassin sur l’étude des effets de site dans la basse vallée du Var

Sommaire

6.1 Motivation . . . 102