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ZNS ZS Bloc diagramme dun karst, BRGM Epik. Sol Sappuie sur différents sites détude du KARST présentant une grande diversité de situations géologiques,

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1 ZNS ZS Bloc diagramme dun karst, BRGM Epik. Sol Sappuie sur différents sites détude du KARST présentant une grande diversité de situations géologiques, physiographiques, climatiques, et anthropiques. Stratégie dobservation à léchelle de lhydrosystème karstique (bassin versant), entité géographique au sein de laquelle circulent des flux qui convergent vers un exutoire. Création et labellisation du SO KARST, SNO de lINSU MOULIS/LE BAGET FONT. DE VAUCLUSE LSBB MEDYCYSS KARST DE LA CRAIE VAL DORLEANS

2 ZNS ZS Bloc diagramme dun karst, BRGM Questions Scientifiques : Mécanismes de transfert en milieu karstique Liens entre structure géologique et écoulement Evolution de la ressource en eau face aux changements globaux Réalisation du SO KARST : Développement dun modèle générique modulaire à réservoirs (sol, épikarst, ZNS, ZS). Mise à disposition dune boite à outils danalyse des signaux hydrologiques BDD environnementales Epik. Sol Sappuie sur différents sites détude du KARST présentant une grande diversité de situations géologiques, physiographiques, climatiques, et anthropiques. Stratégie dobservation à léchelle de lhydrosystème karstique (bassin versant), entité géographique au sein de laquelle circulent des flux qui convergent vers un exutoire. Création et labellisation du SO KARST, SNO de lINSU

3 Source temporaire Source pérenne Hydrosystème Lez Débit moyen journalier ( ) 2.2 m3/s Surface du Bassin dalimentation 150 Km2 Débit spécifique15 l/s/ Km2 Altitude médiane280 m Prélèvement (AEP + Débit réservé) 1.1 m3/s Observatoire Multi Echelle de la Dynamique des Crues et de lhYdrodynamique Souterraine en milieu karStique Hydrodynamique et effets déchelle Traçage naturel des écoulements Interactions surface/souterrain Questions scientifiques Débits – Piézométrie 04/01/ /06/1985 Données journalières 15/01/ /06/2000 Données infra-horaires (15mn) 01/06/ Présent Données haute résolution 23/02/ h00 - (1-mn) 9/04/2013 9h00 Hydrochimie 1971, 1976, 1977, 1978, 1983, 1989 Données bi-mensuelles et évènementielles Présent

4 Renouvellement de la ressource, crues, qualité des eaux Prise en compte de ces dynamiques dans la modélisation Identification des propriétés hydrodynamiques à différentes échelles Flow at Lez springNo flow at Lez springTransition Lez spring elevation Facteurs de contrôle des différentes dynamiques découlement en réponse aux forçages (P, Q) ? Influence du débordement à la source sur les réponses hydrodynamiques aux pompages (amplitudes distinctes)

5 Relation surface-souterrain, vulnérabilité Modèle conceptuel de fonctionnement de lhydrosystème Dynamique des écoulements Temps de séjour et température de recharge Ex: Gaz dissous (nobles et CFC/SF 6 ) Caractérisation hydrochimique de la variabilité spatio-temporelle des flux Temps Q (l/s) Processus de recharge Infiltration, épikarst, zone non saturée Ex: Fluorescence naturelle Traçage naturel des écoulements Structure et fonctionnement Origine de leau et caractérisation des différents compartiments/aquifères Ex: traçage multi-isotopique 87 Sr/ 86 Sr 7 Li Caractérisation des transferts T3

6 High waters Dropping waters Low waters Piston-flow waters Dilution waters Différents types deau identifiées à lexutoire selon le contexte hydrogéologique Infiltration rapide (COT, Coliformes, fluorescence naturelle, pesticides, résidus médicamenteux, organostanniques) Eaux anciennes (Cl, Mg…, plus minéralisée) Propriétés hydrochimiques et origine des flux Karst du Lez Caractérisation des transferts T3 Observatoire Multi Echelle de la Dynamique des Crues et de lhYdrodynamique Souterraine en milieu karStique

7 Rainfall Zone Tampon Modèle conceptuel de fonctionnement – Lez GMU Caractérisation des transferts T3

8 Objectifs : Simuler et anticiper les crues en interaction avec laquifère (karst) Estimer les réserves et la dynamique de la recharge Caractérisation des relations karst/rivière Méthode : Caractérisation pluridisciplinaire et analyse des proxies Cavité karstique [2] W (Piézomètre) : proxy de létat hydrique du karst et de lactivation du réseau de drainage supérieur C (Cavité karstique) : proxy des interactions rivière/aquifère Piézomètre [1] [3] Interaction surface/souterain Ressource en eau T4

9 Modélisation hydrologique semi-distribuée: 1)Simulation des débits en entrée/sortie du karst 2)Outil pour quantifier les interaction Développement de modèles spécifiques Interaction surface/souterain Ressource en eau T4

10 BILAN DE CARBONE AU SEIN DU KARST DU LEZ Flux entrants : CO 2 utilisé dans la karstification provenant de l'atmosphère et de la biosphère Flux sortant à la source du Lez sous forme dissoute Flux sortant par dégazage vers biosphère et atmosphère Les différents flux au sein du karst Aurélie FONTES, Stella GUILLEMOT, Annabelle MANGE 6

11 BILAN INTERANNUEL DES FLUX DE CARBONE À L'ÉCHELLE DU KARST DU LEZ Tour à Flux => échanges entre biosphère et atmosphère Mesures hydrochimiques => flux de carbone exporté à la source sous forme dissoute Calcul => Flux allant de la biosphère vers le karst Flux supposé => dégazage du karst => Lien atmosphère-biosphère-karst Aurélie FONTES, Stella GUILLEMOT, Annabelle MANGE 8

12 Bilan hydrique à léchelle annuelle et interannuelle Période WP1 Echanges sol/atmosphère Tour à Flux de Puechabon (CEFE – Réseau ICOS) Proxy de lETR sur le bassin dalimentation de la source du Lez (même géologie et couvert végétal) Tour à flux et scintillométrie (10 km 2 ) Spatialisation et hétérogénéité de lETR ? Bilan carbone en contexte carbonaté karstique

13

14 Bailly-Comte, Jourde, et al. (Journal of Hydrology 2009) Classification des interactions Karst/Rivière

15 Observatoire Multi Echelle de la Dynamique des Crues et de lhYdrodynamique Souterraine en milieu karStique Hydrodynamique et effets déchelle Apport du traçage naturel pour caractériser les écoulements Interaction surface/souterrain dans BV karstiques Sites dobservation de lOSU OREME, SNO KARST

16 Questions scientifiques SO KARST Mécanismes de transfert en milieu karstique Modalités de linfiltration et conséquences (à court moyen et long terme) Modalités du transport (éléments dissous et particulaires) Liens entre structure géologique et écoulement Impact de la structuration verticale et horizontale du karst sur les écoulements et les transferts chimiques/particulaires Quels facteurs du contrôle interne de la hiérarchisation des écoulements, au sein de chaque compartiment et à différentes échelles Evolution de la ressource en eau face aux changements globaux Sensibilité des hydrosystèmes karstiques aux changements environnementaux ? Quels modèles dévolution de la dynamique des hydrosystèmes karstiques en lien avec les changements globaux ? Implication en termes de protection et gestion de la ressource en eau?

17 Approche, récente en domaine poreux hétérogène et fracturé mais novatrice en domaine karstique, permettant détudier et de mieux contraindre : – les mélanges de masses deau de surface et souterraines à signature différenciée – linteraction eau-roche et état daltération des roches drainées – lorigine des eaux et apports anthropiques – les zones et les conditions de recharge – les temps de séjour et la datation des eaux souterraines – lintrusion marine dans les aquifères côtiers – la modélisation couplée hydrodynamique et transport de solutés – la vunérabilité des aquifères et les forçages climatiques Fonctionnement hydrogéologique et Interaction Surface / Souterrain : Traceurs Naturels Approche multi-traceurs ( 87 Sr/ 86 Sr, d 11 B, d 7 Li, gaz dissous, COT, MON) et isotopes de leau (d 18 O, d 2 H) des systèmes karstiques En complément de létude hydrogéochimique et des suivis hydrochimiques « classiques », paramètres physico- chimiques, élements majeurs et en trace


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