Approche interdisciplinaire pour l'estimation de la ressource en eau d'origine karstique : application à l'hydrosystème karstique tertiaire Cesse-Pouzols (France, Minervois)

par Alexandre Nou

Thèse de doctorat en Hydrogéologie UM1

Sous la direction de Séverin Pistre.

Le président du jury était Jacques-Noël Mudry.

Le jury était composé de Séverin Pistre, Jacques-Noël Mudry, Roger Moussa.

Les rapporteurs étaient Moumtaz Razack, Nathalie Dörfliger.


  • Résumé

    Sur le bassin Méditerranéen, l'utilisation des ressources en eau est en constante augmentation depuis plus de cinquante ans. Avec les trois quart des ressources en eau d'origine superficielle, l'exploitation des eaux souterraines apparaît comme une des solutions à la raréfaction de l'eau. Les aquifères karstiques semblent répondre à cette démarche car ils possèdent une réserve en eau importante et facilement renouvelable. L'hydrosystème Cesse-Pouzols, situé dans le Sud de la France, regroupe le bassin versant karstique de la Cesse (275 km²) et l'aquifère karstique de Pouzols. A la limite entre les Corbières au Sud, la Montagne Noire au Nord et le chaînon de St-Chinian à l'Est, sa géologie et sa géométrie sont complexes car héritées des grands évènements tectoniques du Languedoc Roussillon. Durant le quaternaire, l'enfoncement et les changements de cours de la Cesse, ont permis au réseau karstique de se développer, laissant apparaître des zones de pertes et résurgences. La synthèse de l'évolution hydro-géomorphologique du bassin a permis d'établir un premier schéma de fonctionnement hydrogéologique. La description des réseaux de mesures présents et nouvellement installés a permis de regrouper l'ensemble des données pluviométriques, débitmétriques et piézométriques disponibles sur cet hydrosystème permettant l'amélioration des connaissances du site par une analyse hydrodynamique et hydrochimique. Ces analyses ont permis d'identifier les interactions entre eau de surface et eau souterraine, la présence d'une réserve en eau importante au travers d'une bonne conductivité hydraulique ainsi qu'une forte capacité de stockage, une zone de recharge située à l'altitude moyenne du contact entre les terrains calcaires Tertiaires et les terrains Primaires de la Montagne Noire ainsi qu'un mélange entre des eaux très anciennes et des eaux récentes a également été mise en évidence notamment grâce à l'utilisation des isotopes stables de l'eau et les gaz anthropiques (CFCs et SF6). Afin d'estimer un volume maximum prélevable et de proposer une gestion active de l'hydrosystème Cesse-Pouzols, une modélisation conceptuelle globale journalière basées sur le GR4J a été développée. Puis, il a été choisi de développer ce modèle par intégration des interactions surface/souterrain et par la prise en compte des écoulements lents et rapides. Le GR5J ainsi développé, montre des résultats significativement supérieurs au GR4J. La prise en compte des interactions entre les réservoirs de l'aquifère a permis d'élaborer un GR7J. Toutefois, le GR7J ne présente pas d'amélioration nette par rapport au GR5J et fait état d'une « sur-paramétrisation » face aux données disponible aujourd'hui. Le GR5J a donc été utilisé dans la détermination du volume maximum prélevable d'eau souterraine. Malgré les limites de modélisation, le GR5J a été appliqué afin d'illustrer la méthodologie proposée. Le volume prélevable pour l'aquifère de Pouzols est estimé entre 4,5 et 6 millions de m3 par an. Toutefois ce chiffre doit être modulé en fonction de l'établissement du futur débit biologique de la Cesse et de la valeur des prélèvements de surface présents dans le cours pérennes de la rivière.

  • Titre traduit

    Interdisciplinary approach for the estimation of karstic water resource : case of the Cesse-Pouzols tertiary karstic hydrosystem (France, Minervois)


  • Résumé

    During the past fifty years, water use has been on a constant increase over the Mediterranean basin, Three quarters of water withdrawals come from superficial water resources. Thus, groundwater resources appears as a solution to surface water rarefaction. karstic groundwater constitutes an important and easily renewable reserve. The Cesse-Pouzols hydrosystem, located in the South of France, is composed by the karstic basin of the Cesse (275 km ²) and the karstic aquifer of Pouzols. At the borderline between the Corbières in the South, the Montagne Noire in the North and the thrust of St-Chinian in the East, its geology and geometry are complex and it inherits from big tectonic events of Languedoc Roussillon. During the quaternary era, karstic network developed owing to changes the Cesse changements of direction , generating zones of losses and resurgences. The synthesis of the basin hydro-geomorphologic evolution allowed establishing a first scheme of its hydrogeological functioning. The description of current networks and newly installed tools allowed collectingrainfall , flow and water table data available on this hydrosystem thusimproving knowledge of the site by a hydrodynamic and hydrochemical analysis. Thanks to these analyses (i) correlations between surface and groundwater were identified as well as(ii) the presence of an important groundwater reserve through a good hydraulic conductivity, (iii) a strong stocking capacity, (iv) a zone of reload located on the medium altitude of contact between the tertiary carbonate formation and the Primary formation of the Montagne Noire. A mixture between very ancient waters and recent waters was also highlighted notably thanks to the use of stable isotopes of water and anthropogenic gases (CFCS and SF6). In order to estimate the maximum volume of groundwater that could possibly be pumped and to offer an active management of the hydrosystem Cesse-Pouzols, a daily conceptual modelling was developed, based on the hydrological model GR4J. It was chosen to develop this model by integration of surface water/groundwater interacations and by the recognition of slow and quick flows. A GR5J model was so developed. The recognition of correlations between the reservoirs of the aquifer allowed setting up a GR7J model. However, GR7J does not introduce net improvement in comparison to GR5J and mentions one «over - parameterization» according to today's available data. The GR5J model was therefore used Maximum volume of groundwater pumped in Pouzols aquifer is estimated between 4,5 and 6 millions of m3 per year. However, this figure must be modulated according to the future environmental flow of the Cesse and to the value of the present samples of the river.


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