Estimation des ressources en eau souterraine karstique : de la karstologie aux modèles hydrogéologiques. Quels volumes disponibles pour ...
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Estimation des ressources en eau souterraine
karstique :
de la karstologie aux modèles hydrogéologiques.
Quels volumes disponibles pour l’alimentation en
eau potable de la région de Toulon (83) ?
Bruno Arfib - Univ. Aix-Marseille, CEREGE
Hubert Camus - CENOTE
Jeudi 6 décembre 2018 - Lyon
Problématique :
Un territoire caractérisé par :
Echelle - des transferts d'eau de surface
Régionale - des eaux souterraines karstiques locales peu étudiées
- une ressource en eau souterraine potentiellement disponible
pour la diversification et la sécurisation de l'AEP
- une source d'alimentation en eau potable pour Toulon (30%)
Echelle - un bassin versant naturel et karstique
Locale - un stock d'eau souterraine potentiellement exploitable en
gestion active (eau potable, milieu aquatique, crues)
Fournillon 2012
Marseille Provence Métropole Toulon Provence Méditerranée
1 million d'habitants 430 000 habitants
Objectifs du projet DARDENNES (2013-2018)
Etudier une « ressource en eau stratégique »
Relation entre la karstification et les flux d'eau souterraine
Evaluer la faisabilité d’une gestion active d’un aquifère karstique
Transformer la connaissance en recommandations pour l’exploitation
et la gestion future
Objectifs du projet DARDENNES (2013-2018)
Etudier une « ressource en eau stratégique »
Relation entre la karstification et les flux d'eau souterraine
Evaluer la faisabilité d’une gestion active d’un aquifère karstique
Transformer la connaissance en recommandations pour l’exploitation
et la gestion future
Un projet partenarial
Recherche scientifique Approche diagnostic
Thèses de doctorat : karstologique
C. Baudement et J. Jouves Cenote
Problématique opérationnelle :
Recommandations et scénarios de gestion de la ressource
Cas d’étude : l’aquifère de Dardennes
70 km²
Zone de recharge
Plateau karstique de Siou-Blanc
Zone non saturée Lac et Barrage de
Le Ragas Dardennes
(ou vadose)
(149 m alt.) sources
123 m alt. Usine AEP
aquifère carbonaté 94 m alt. Le LAS
Zone saturée
(ou noyée) Ragas
écoulement souterrain
Schéma en coupe (sans échelle)
Lac et
sources
Barrage de
Dardennes
Projet DARDENNES (2013-2018) : Méthodologie
Zone de recharge
Plateau karstique de Siou-Blanc Géologie
Zone non saturée
(ou vadose)
structurale
Lac et Barrage de
?
Le Ragas Dardennes
(149 m alt.) sources
123 m alt. Usine AEP
94 m alt. Le LAS
Zone saturée Géométrie 3D
(ou noyée)
écoulement souterrain
Schéma en coupe (sans échelle)
Diagnostic
karstologique
Suivi CTD des sources
Modélisation Pluie-Débit Structuration karstique
Hydrodynamique
Bilans hydrologiques
Simulation de scénarios
Contexte géologique et hydrogéologique : unité du Beausset
L'Huveaune Le Gapeau
Sources de
Sources de Dardennes
Port-Miou et
Bestouan
Le Las
Contexte géologique et hydrogéologique : unité du Beausset
BV 70km2 • 2 unités réservoirs :
Calcaires Urgonien
(Haut.-Barrémien)
Jurassique Sup. Dolomitique
• Aquitard :
Bajocien-Bathonien marno
calcaire
Contexte géologique et hydrogéologique : unité du Beausset
BV 70km2 • 2 unités réservoirs :
Calcaires Urgonien
(Haut.-Barrémien)
Jurassique Sup. Dolomitique
• Aquitard :
Bajocien-Bathonien marno
calcaire
Modélisation géologique 3D Géométrie géologique en profondeur Volumes potentiellement réservoirs Support de modélisation
Volumes poreux en zone saturée
F(x)
Propriétés
du réservoir
Dolomies du Jurassique supérieur:
1,31.108 m3 < V < 6,51.109 m3Projet DARDENNES (2013-2018) : Méthodologie
Géologie
structurale
Zone de recharge
Plateau karstique de Siou-Blanc
Zone non saturée
(ou vadose)
Lac et Barrage de Géométrie 3D
?
Le Ragas Dardennes
(149 m alt.) sources
123 m alt. Usine AEP
94 m alt. Le LAS
Zone saturée
(ou noyée)
écoulement souterrain Diagnostic
Schéma en coupe (sans échelle)
karstologique
Suivi CTD des sources
Modélisation Pluie-Débit Structuration karstique
Hydrodynamique
Bilans hydrologiques
Simulation de scénariosDouard
Discontinuités karstiques et altération du réservoir
Quinif, 1999 Aramonites
Surface des bauxites
Ragas
Karstification
hypogène
Tourris
Couloirs de brèches
et de fantômisation
Karstification
hypogène
Discontinuités en profondeur antérieures
ou corrélées à la phase pyrénéenne Le RevestPaléosurfaces et variations du niveau de base Après la phase
pyrénéenne
S1
S3 S2 S3 S2
S3
S1 Paléosurface à buttes
S2 Paléosurface à méga-dolines
S3 Poljé
Mégalapiés
Rift et post-rift - Crypto-altération et états des couvertures
Variation extension des zones de rechargeRéponse karstique au cycle messino-pliocène
Volcanisme
5.4 Ma
Ragas
Les deux temps de la crise de salinité :
1/ 5.95 – 5.6 Ma 100 m
2/ 5.6 – 5.32 Ma 1500 m Tassy & al. 2014Réponse karstique au cycle messino-pliocène
Incision
Vallée périphérique
Post-HighStand
Pliocène 4.5 Ma
Incision Canyon
Post-Messinien
Ragas
Implication d’une oscillation du niveau de base de grande ampleur
Développement d’un karst profond noyé
Tassy & al. 2014
16Organisation et entretien de discontinuités en profondeur
Interconnexion entre
la zone de recharge et
la zone de restitution des eaux
Ragas de
Dardennes
Toulon
Réserve (stock) d’eau exploitable ? C. BaudementProjet DARDENNES (2013-2018) : Méthodologie
Géologie
structurale
Zone de recharge
Plateau karstique de Siou-Blanc
Zone non saturée
(ou vadose)
Lac et Barrage de Géométrie 3D
?
Le Ragas Dardennes
(149 m alt.) sources
123 m alt. Usine AEP
94 m alt. Le LAS
Zone saturée
(ou noyée)
écoulement souterrain Diagnostic
Schéma en coupe (sans échelle)
karstologique
Suivi CTD des sources
Modélisation Pluie-Débit Structuration karstique
Hydrodynamique
Bilans hydrologiques
Simulation de scénariosZone de recharge
Chroniques de pluie, niveau Plateau karstique de Siou-Blanc
d'eau et débit Zone non saturée
(ou vadose) Barrage de
Lac et
?
Le Ragas Dardennes
(149 m alt.) sources
123 m alt. Usine AEP
94 m alt. Le LAS
Zone saturée
(ou noyée)
3 pluviomètres écoulement souterrain
Schéma en coupe (sans échelle)Zone de recharge
Chroniques de pluie, niveau Plateau karstique de Siou-Blanc
d'eau et débit Zone non saturée
(ou vadose) Barrage de
Lac et
?
Le Ragas Dardennes
(149 m alt.) sources
123 m alt. Usine AEP
94 m alt. Le LAS
Zone saturée
(ou noyée)
écoulement souterrain
Schéma en coupe (sans échelle)Chroniques de pluie, niveau d'eau et débit
Composante lente (écoulement de base)
+ composante rapide de l’écoulement (contribution en crue)Oct 2012 – mars 2018
Modélisation Pluie-Débit (pas de temps journalier)
2 modèles
Débit Niveau
Pompage
QS = Q_total QS = Q_Las
Logiciel KarstMod : SO KARST (Service National d’Observation KARST)Oct 2012 – mars 2018
Modélisation Pluie-Débit (pas de temps journalier)
2 modèles
Débit Niveau
Pompage
Matrice Karst
QS = Q_total QS = Q_Las
2 objectifs différents
Composante lente (écoulement de base) Simulation du niveau d’eau dans le Ragas
+ composante rapide de l’écoulement en fonction des prélèvements AEP
(contribution en crue)Modélisation Déconvolution du signal et débit durable
Pluie-Débit
simulations
Lent Rapide
DébitModélisation Déconvolution du signal et débit durable
Pluie-Débit
simulations
Lent Rapide
Débit
Débit moyen interannuel : Q_base = 0,26 ±0,03 m3/s, Q_total = 0,67 ±0,06 m3/s
1998 2017
Forte variabilité suivant la
QCS=Q_rapide pluviométrie annuelle
Q_base ≈
QMS=Q_base bilan hydrologique
durableModélisation Peut-on prélever plus d’eau sur
Pluie-Débit-Niveau l’aquifère de Dardennes (à proximité
des sources) par pompage ?
En stockant les
QCS=Q_rapide écoulements rapides
dans l’aquifère par
300 l/s diminution du
QMS=Q_base
niveau d’eau
Augmenter la
recharge de la nappe
par atténuation des
crues (écoulement
rapide)Modélisation Peut-on prélever plus d’eau sur
Pluie-Débit-Niveau l’aquifère de Dardennes (à proximité
des sources) par pompage ?
Pompage simulations
Matrice Karst
Niveau
Débit prélevé 2012-2018 : ≈ 170 l/s
Simulation : Q pompage constant 300 l/s
Aquifère préalablement
La source vauclusienne force
déprimé
l’aquifère à se recharger par Diminution des crues
stockage des écoulements méditerranéennes
Un remplissage lors des rapides et lents
fortes pluiesConséquences sur la gestion de la ressource
Bilan hydrologique durable
- Débit prélevé 2012-2018 : ≈ 170 l/s
- Débit de base moyen interannuel : environ 300 l/s
- Débit total de certaines années < 300 l/s
- Débit excédentaire en crueConséquences sur la gestion de la ressource
Bilan hydrologique durable
- Débit prélevé 2012-2018 : ≈ 170 l/s
- Débit de base moyen interannuel : environ 300 l/s
- Débit total de certaines années < 300 l/s
- Débit excédentaire en crue
Karst et réservoir
- Forte connectivité karstique de la
zone de recharge à la source
- Karst ouvert et connecté en
profondeur
- Réservoir géologique : jurassique
microporeux et fantômisé +
réseau karstiqueConséquences sur la gestion de la ressource
Bilan hydrologique durable
- Débit prélevé 2012-2018 : ≈ 170 l/s
- Débit de base moyen interannuel : environ 300 l/s
- Débit total de certaines années < 300 l/s
- Débit excédentaire en crue
Réserve en eau
Karst et réservoir
- Stock d’eau souterraine qui dilue et
- Forte connectivité karstique de la
homogénéise la qualité
zone de recharge à la source
- Stock d'eau sous l'exutoire sur plusieurs
- Karst ouvert et connecté en
centaines de mètres de profondeur
profondeur
- Capacité de stockage des écoulements
- Réservoir géologique : jurassique
rapides en cas de baisse préalable du
microporeux et fantômisé +
niveau de la nappe (et atténuation des
réseau karstique
crues aux sources)Conclusion et perspectives
Ressource en eau stratégique
pour le futur : Actions :
- Réserve en profondeur Prélèvement par pompage
- Forte capacité de recharge Gestion active
- Impluvium avec occupation Maintenir une protection
du sol naturelle naturelleConclusion et perspectives
Ressource en eau stratégique
pour le futur : Actions :
- Réserve en profondeur Prélèvement par pompage
- Forte capacité de recharge Gestion active
- Impluvium avec occupation Maintenir une protection
du sol naturelle naturelle
Etude structuration karstique
et hydrogéologie
Propositions de scénariosMerci de votre attention
Documents à télécharger sur www.karsteau.fr
+ logiciel karstmod : www.sokarst.orgVous pouvez aussi lire
