Quantification des flux d’eau et de chaleur au sein du bassin des Avenelles par une approche croisant investigations hydrogéophysiques et modélisation numérique

Quantification des flux d’eau et de chaleur au sein du bassin des Avenelles par une approche croisant investigations hydrogéophysiques et modélisation numérique

Agnès RIVIERE1  Ludovic BODET2

 

1MINES ParisTech, PSL - Research University – GEOSCIENCES, 35 rue Saint-Honoré, 77305 Fontainebleau, France,
2 UMR 7619 METIS, UPMC, 4 places Jussieu ,75252 Paris cedex 05, France.

 

La compréhension, à l’échelle du bassin versant, du fonctionnement des hydrosystèmes, repose sur une reconnaissance des structures géologiques et de leurs propriétés hydrogéologiques. Ces dernières, souvent extraites d’informations éparses, peuvent être interpolées à l’aide des méthodes classiques de reconnaissance géophysique, de l’échelle pluri-décamétrique (p. ex. cartographie, sondages, coupes par méthodes électriques et/ou électromagnétiques) à celle du bassin versant (p. ex. par méthodes aéroportées). Ces reconnaissances permettent d’identifier les faciès et la continuité des compartiments de l’hydrosystème et leur connectivité avec le réseau hydrographique.

L’hydrosystème des Avenelles a été exploré selon cette démarche, notamment dans le but d’y implanter des stations d’intérêts stratégiques pour la compréhension de sa dynamique. Pour chacune d’entre elles, des piézomètres en berge, des mesures de hauteur d’eau dans la rivière et des stations de mesures hautes fréquences de température et pression (station de MOnitoring LOcal des interactions NAppe-Rivière, ou MOLONARI) ont été mis en place. Les mesures récoltées le long du bassin ont mis en évidence une dynamique contrastée des interactions nappes-rivières.

Cependant, les paramètres hydrodynamiques définis à l’échelle du bassin versant ne permettent pas de modéliser localement les comportements observés. Ainsi, il devient nécessaire de fournir une description plus détaillée de l’hétérogénéité de ces paramètres et de leurs variations temporelles à l’échelle d’une station. L’aval des Avenelles a été sélectionné pour la mise en œuvre de mesures géophysiques plus locales et à plus haute résolution. Une première campagne a cherché à caractériser les hétérogénéités spatiales du milieu (tomographies de résistivités électriques, sondages à la tarière et au pénétromètre dynamique) et mieux contraindre la géométrie des modèles. La connaissance la zone non-saturée est en outre primordiale, car elle contrôle la recharge des aquifères ainsi que les transferts de matières et d’énergie entre la basse atmosphère et la zone saturée. La quantité d’eau présente dans ce compartiment est gouvernée par la séparation des précipitations entre le ruissellement de surface et l’infiltration, donc par les conditions météorologiques et l’activité humaine.

En association avec le projet d’Equipex, CRITEX, des expériences sismiques ont été répétées avec un pas de temps de deux mois, entre février et aout 2017, afin d’observer et d’intégrer au modèle les variations temporelles du continuum sol-zone saturée. D’autres approches sont actuellement à l’étude, notamment par une mesure également en time-lapse de la résistivité électrique en coopération avec IRSTEA, des expériences de polarisation provoquées et le développement d’une sonde multi-paramètres.

 

Résumé de la présentation par les auteurs

Présentation

 

Discussion :

Question : Que signifient les pointillés que l’on voit dans les profils qui ont été présentés ?

Réponse : C’est la limite à partir de laquelle on considère que le résultat est lisible, la profondeur d’investigation maximale de la méthode employée. En dessous de ces pointillés, les paramètres fournis par les traitements et inversions ne sont pas considérés comme interprétables, mais sont donnés car ils font partie du résultat numérique.