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Contribution des eaux souterraines karstiques
aux débits des cours d’eau, impact des
prélèvements et modalités de gestion
1er octobre 2013, agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse
Journée « Les eaux souterraines dans la gestion des milieux aquatiques »
Hervé JOURDE Maître de conférence,
Université Montpellier 2 HydroSciences Montpellier
• Structuration horizontale
• Structuration verticale
Les réseaux karstiques
Matrice (blocs fissurés)
Conduit
ZNS
ZS
Karsts profonds du Midi de la France
Littoral
Rias
Arrière
pays
Audra et al.,
2004
65% des réseaux profonds
En France
Karsts Nord-Montpelliérains (Garrigue et Larzac)
Hérault
Vidourle
Lez
Mosson & Coulazou
Augmentation du potentiel de karstification
- 1500 m
"Crise de salinité" - 5,6 Ma -> - 5,32 Ma
Karsts Méditerranéens au Messinien
Surface d’érosion messinienne
Grabens
oligocènes
Bassin versant
miocène
De l’Hérault
3 Facteurs de la structuration des karst Nord-Montpelliérains Courtesy of
H. Camus
Reculées
karstiques
- 500/-1000 m ? Surface d’érosion
messinienne
Marge carbonatée
Du Golfe du Lion
=
Aquifère karstique
unique
Pas de
canyon
messinien
Réseau
Hydrographique
Dynamique de cette structuration
-5,6 à -5,32 Ma
Circulations
au travers de "fenêtres
hydrogéologiques" Courtesy of
H. Camus
- 1500 m
Karsts Méditerranéens au Pliocène
-5,32 Ma -> - 2 Ma
+ 80 m
Blocage hydraulique en aval des reliefs
et fermeture des systèmes karstiques
Fractionnement en plusieurs aquifères karstiques
Marge carbonatée
Du Golfe du Lion
=
Aquifère karstique
unique
karsts
LEZ
Gourneyras
Fontanilles
Cents Fonts
Balaruc
Vis
Buèges
Mas de Banal
Remontée du niveau de la mer au Pliocène (-5,32 à -2 Ma)
Courtesy of
H. Camus
Conséquences des processus de karstification
Event de Brun, vallée d'Arre
Photo : C.Ghommidh
Conduits karstiques épi-phréatique
Caucolière, Les Matelles
Photo : H. Jourde
Conséquences des processus de karstification
Conduits karstiques noyés
Photo : F. Vasseur
Photo : F. Vasseur
Karsts Nord-Montpelliérains
Hérault
Vidourle
Lez
Mosson & Coulazou
Intérêt du site :
Bassin hydrologique caractéristique de
nombreux fleuves périméditerranéens
Apr-04 Oct-04 Apr-05 Oct-05 Apr-06 Oct-06
0
50
100
150
200
250
H a
mo
nt
(cm
)
0
100
200
300
H a
va
l (c
m)
Cours d’eau temporaire/éphémère ( Oued) Monitoring network for data acquisition at a 5min interval
[1]
[3]
[1]
[3]
Interactions karst/rivière et crues de surfaces
Bassin du Coulazou
(www.medycyss.org)
[2]
Cavité karstique
Courtesy of M. Desbordes
Precipitations :
Climat Méditerranéen
Pic Saint Loup & Hortus
Photo : H. Jourde
Niveau d’eau en W (Piézomètre) : proxy de l’état hydrique du
karst et de l’activation du réseau de drainage supérieur
Niveau d’eau en C (Cavité karstique) : proxy des interactions
karst/rivière
W (Piézomètre) [1
] [3]
[2]
W
Analyse des proxies
[1]
[3]
Bassin du Coulazou
(www.medycyss.org)
[2]
Bailly-Comte, Jourde, et al.
(Journal of Hydrology 2009)
Classification des interactions Karst/Rivière
Karsts Nord-Montpelliérains
Hérault
Vidourle
Lez
Mosson & Coulazou
Aquifère de type karst barré (localisation des sources au
niveau des failles majeures)
Débit moyen journalier
(1970-2010)
2200 l/s
Surface du Bassin
d’alimentation
~150 Km2
Débit spécifique 15 l/s/ Km2
Altitude médiane 280 m
Source du Lez
Karst du Lez
Débit d’étiage (~450 l/s avant pompage)
Prélèvement (1982-2012) ~1100 l/s (AEP Agglomération Montpellier)
Débit réservé actuel de 160 l/s (Equilibre écologique du
cours d’eau), réévaluation en cours
Hautes eaux
Basses eaux
Source du Lez, Topographie Simplifiée Mazzilli, 2011. Original topography by P. Rousset (G.E.P.S. diving group, 1972)
"Gestion active" de la ressource en eau
Q prélèvement > Q source (étiage) Variation saisonnière de la piézométrie
Pompage à la source du Lez : Sollicitation des réserves renouvelables
Augmentation de l’espace disponible pour les eaux météoriques infiltrées
Source du Lez
Avant la crue
Pompage
Stockage d’eau par le karst
Rôle de "barrage écrêteur de crues"
"Gestion active" de la ressource en eau
Sollicitation de la ressource
Après la crue
Vtemp
Au pic de crue
Vs Vstock
Renouvellement de la ressource
Jourde, et al.
(Journal of Hydrology 2013)
Karstification profonde ?
Degré de connectivité du karst ?
Apport des données
hydrochimiques et
hydrodynamiques
Hydrochimie Sce Lez
High waters
Dropping waters
Low waters
Piston-flow waters
Dilution waters
Différents types d’eau identifiées à l’exutoire
selon le contexte hydrologique
Infiltration rapide (COT, fluorescence naturelle)
Eaux anciennes (Cl, Mg…, plus minéralisée)
Bicalho et al.
(Journal of Hydrology 2011)
Rainfall
Zone Tampon
Bicalho et al.
(Journal of Hydrology 2011)
Triadou
Lez Station
Bois des avants
Terrieu site
Gour noir
Tertiary
Upper Valanginian
Lower Valanginian
Upper Berriasian
Lower Berriasian
Jurassic
Hydrographic Bassin of Lez
Seasonal river
Lez river
Marls and
marly limestones
Lez aquifer
Hydrodynamique – Aquifère du Lez
Influence du débordement à la source sur la réponse hydrodynamique au piézomètre du Triadou (amplitudes distinctes)
Même comportement hydrodynamique sur les autres piézomètres d’observation
Flow at Lez spring
Triadou
Lez Station
Bois des avants
Terrieu site
Gour noir
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
11/4/12 21/4/12 1/5/12 11/5/12 21/5/12 31/5/12 10/6/12
Niv
eau
pié
zom
étr
iqu
e (m
)
No flow at Lez spring Transition
0
500
1000
1500
31/5 1/6 2/6 3/6 4/6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6
Pu
mp
ing
rate
(l/
s)
63.6
63.8
64
64.2
64.4
64.6
64.8
65
31/5 1/6 2/6 3/6 4/6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6
Tria
do
u's
pie
zom
etri
c le
vel (
m)
0
1000
2000
31/5 1/6 2/6 3/6 4/6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6
Spri
ng
flo
w (
l/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Lez spring altitude
Variabilité temporelle
Influence du débordement à la source sur la réponse hydrodynamique au piézomètre du Triadou (amplitudes distinctes)
Même comportement hydrodynamique sur les autres piézomètres
Flow at Lez spring
Triadou
Lez Station
Bois des avants
Terrieu site
Gour noir
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
11/4/12 21/4/12 1/5/12 11/5/12 21/5/12 31/5/12 10/6/12
Niv
eau
pié
zom
étr
iqu
e (m
)
No flow at Lez spring Transition
0
500
1000
1500
31/5 1/6 2/6 3/6 4/6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6
Pu
mp
ing
rate
(l/
s)
63.6
63.8
64
64.2
64.4
64.6
64.8
65
31/5 1/6 2/6 3/6 4/6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6
Tria
do
u's
pie
zom
etri
c le
vel (
m)
0
1000
2000
31/5 1/6 2/6 3/6 4/6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6
Spri
ng
flo
w (
l/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Lez spring altitude
Variabilité temporelle
Dausse et al.
(Karstflow, 2013
10. 100. 1000.0.01
0.1
1.
Time (min)
Dra
wd
ow
n (
m)
Obs. Wells
P10
Aquifer Model
Confined
Solution
Theis
Parameters
T = 0.7235 m2/secS = 0.000203Kz/Kr = 1.b = 500. m
Terrieu & Bois
10. 100. 1000.0.01
0.1
1.
Time (min)
Dra
wd
ow
n (
m)
Obs. Wells
TriadouGour
Triadou Δs = 0.3 m T = 9.6E-1 m²/s S = 2.0 E-2
D = 47 m2/s
Gour Noir Δs = 0.05 m
Terrieu & Bois Δs = 0.4-0.45 m T = 7.7E-1 m²/s S = 2.0 E-4
D = 3850 m2/s
Propriétés hydrodynamiques et géologie
Triadou
Lez Station
Bois des avants
Terrieu site
Gour noir
Sce du Lez Δs = 0.5 m Q = 1500 l/s
Dausse et al.
(Karstflow, 2013
Evidence d’une karstification profonde
Leonardi et al. 2013
(~ -200m NGF)
Conclusion & Perspectives
Une évolution paléo-géographique
propre au pourtour méditerranéen
Karsts profonds
Fortes interrelations karst/rivières
Des potentialités importantes pour
l’AEP future
Audra et al., 2004
Possibilité de substituer les prélèvements en surface par un prélèvement dans
le karst lorsque le cours d’eau est en déséquilibre quantitatif
Bassin du Lez (1982) : Quatre forages recoupant le drain collecteur & débit réservé
Bassin du Calavon : Deux forages (2005 & 2008) à grande profondeur (600 m)
Lez en crue – Prades le Lez
Photos : H. Jourde