Caractérisation et quantification spatio-temporelle des échanges hydriques dans la vallée incisée des Avenelles.

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2013.vol09

La question de la quantification des flux d'eau (et indirectement de polluants) échangés au cours du temps, entre les nappes et les rivières est aujourd'hui un enjeu capital et nécessaire pour aboutir à une compréhension approfondie du fonctionnement hydrologique du bassin et des processus dynamiques au niveau de l'interface nappe-rivière. Le choix de la stratégie de mesure et de l'emplacement des points expérimentaux est une étape clé pour répondre à cette question. En effet, plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour quantifier ces échanges (Kalbus et al., 2006; Kikuchi et al., 2012; Mouhri et al., 2012b, 2013a). Il s'avère que les méthodes de traçage à l'aide de traceurs naturels ou artificiels sont les plus populaires bien que représentatives d'un seul type d'évènement hydrologique. Par ailleurs, l'utilisation de capteurs thermiques discrets s'est rapidement développée au cours des dix dernières années (Fleckenstein et al., 2010). Les capteurs thermiques discrets offrent une plus grande souplesse d'utilisation avec des mesures en continu. La définition de procédures d'aide à la mise en place de dispositifs expérimentaux intégrant la multi-dimensionalité des problèmes demeure un enjeu scientifique majeur pour les années à venir. Afin d'esquisser les contours d'une telle méthodologie, un dispositif expérimental de mesure hydro-thermique des échanges nappe-rivière (Mouhri et al., 2013a) a été mis en place au niveau du système aquifère multi-couche du bassin de l'Orgeval (GIS ORACLE), dans le cadre des projets ONEMA NAPROM et PIREN Seine. La démarche méthodologique de mise en place du dispositif, présentée dans les rapports PIREN 2011 et 2012, a nécessité une lourde étape de prospection et de reconnaissance de terrain (Mouhri et al., 2012a, 2013b). Le choix des points d'implantation du dispositif s'est basé sur des campagnes de prospection géophysique, qui ont permis de définir la structure géologique et le contact ou la connectivité entre le cours d'eau et les différentes unités aquifères et aquitards. Cette étape préliminaire a permis de sélectionner 5 sections de rivière, représentatives des différents types de contact entre la rivière et le substrat géologique, pour l'implantation des stations du dispositif expérimental. Les stations de mesure (MOLONARI - MOnitoring LOcal des échanges NAppe-RIvière), couplées à celles du réseau du GIS ORACLE, permettent de suivre l'évolution à long terme des flux échangés entre les différents compartiments du système. Le système de mesure multi-échelle est composé de trois nouveaux piézomètres de plateau et cinq systèmes de mesure locale (Mouhri et al., 2012a, 2013b). Le dispositif, basé sur la mesure des paramètres hydro-thermiques depuis l'échelle de la zone hyporhéique (ZH), jusqu'à celle du bassin a pour objectifs : de caractériser la variabilité spatio temporelle des échanges nappe rivière, de fournir un jeu de données spatialement et temporellement dense pour mieux contraindre les conditions limites du modèle à l'échelle locale et de réduire ainsi les incertitudes sur la quantification des échanges, et de fournir un premier support pour la modélisation biogéochimique spatialisée à l'échelle du bassin.