Caractérisation et spatialisation de la recharge des hydrosystèmes karstiques : Application à l'aquifère de Fontaine de Vaucluse, France

par Chloé Ollivier

Thèse de doctorat en Hydrogéologie

Le président du jury était Hervé Jourde.

Le jury était composé de Hervé Jourde, Laurent Longuevergne, Philippe Renard, Jean-Christophe Maréchal.

Les rapporteurs étaient Laurent Longuevergne, Philippe Renard.


  • Résumé

    La recharge des hydrosystèmes karstiques dépend des conditions climatiques, de la transpiration de la végétation, de l’évaporation des sols, des propriétés du sol et de l’hétérogénéité du karst. Elle dépend donc de nombreux facteurs variables dans le temps et dans l’espace, nous souhaitons caractériser et localiser les variations de la recharge d’hydrosystèmes karstiques à l’échelle régionale (plurikilométrique). La recharge peut être diffuse ou concentrée selon l’hétérogénéité du karst, ce qui limite à la fois les possibilités de mesures et de modélisations. Bien que l’évapotranspiration conditionne fortement la recharge du karst, l’évaluation de sa dynamique spatiotemporelle est souvent simplifiée. La calibration des paramètres du modèle hydrogéologique peut compenser les erreurs d’estimation de l’évapotranspiration et de la recharge donc, sans contrainte extérieure, la validation des simulations reste difficile. Afin de connaitre la distribution spatiotemporelle de la recharge du karst nous proposons un modèle conceptuel semi-distribué de l’hydrosystème (KaRaMel) associé à un modèle conceptuel semi-distribué de l’évapotranspiration (SimpKcET). Les outils développés sont appliqués au vaste hydrosystème de la Fontaine de Vaucluse (Sud-Est de la France). Les résultats montrent que (1) l’utilisation des indices de végétation, fournis par les mesures satellites, permet une estimation réaliste de la dynamique spatiotemporelle de l’évapotranspiration pour tous les types de végétations ; (2) la distribution spatiale des paramètres du modèle conceptuel semi-distribué du karst peut facilement être contrainte avec des informations sur les sols (réserve utile) et sur l’hydrosystème (vulnérabilité intrinsèque) ; (3) une boite à outils pour le système d’information géographique (QGIS) a été développée afin de faciliter la cartographie de la vulnérabilité intrinsèque des aquifères karstiques avec la méthode PaPRIKa ; (4) KaRaMel + SimpKcET permet à la fois de connaître la répartition spatiotemporelle des stocks et une estimation fiable des débits de l’exutoire de l’aquifère; (5) la recharge journalière, mensuelle et annuelle varie considérablement dans l’espace et dans le temps, les zones les plus contributives évoluant d’une année à l’autre ; (6) les débits de la Fontaine de Vaucluse sont sensibles à la distribution spatiale de la recharge.

  • Titre traduit

    Characterization and spatialization of the recharge of karst hydrosystems : Application to the Fontaine de Vaucluse aquifer, France


  • Résumé

    The recharge of karst hydrosystems depends on climatic conditions, vegetation transpiration, soil evaporation, soil properties and karst heterogeneity. Recharging therefore depends on many factors that vary in time and space, and we wish to characterize and locate variations in the recharge of karst hydrosystems on a regional scale. The recharge can be diffuse or concentrated depending on the heterogeneity of the karst, which limits both measurement and modelling possibilities. Although evapotranspiration strongly influences the recharge of karst, the assessment of its spatiotemporal dynamics is often simplified. Calibration of the hydrogeological model parameters can compensate errors in estimating evapotranspiration and recharge and without external constraints, validation of the simulations remains difficult. In order to know the spatial and temporal distribution of karst recharge we propose a semi-distributed conceptual model of the hydrosystem (KaRaMel) associated with a semi-distributed conceptual model of evapotranspiration (SimpKcET). The tools developed are applied to the vast hydrosystem of the Fontaine de Vaucluse (South-East France). The results show that (1) the use of vegetation indices, provided by remote sensing, provides a realistic estimate of the spatiotemporal dynamics of evapotranspiration for all types of vegetation; (2) the spatial distribution of the parameters of the semi-distributed model can easily be constrained with information on soils (soil available water capacity) and on the hydrosystem (intrinsic vulnerability); (4) A toolbox for geographic information systems has been developed to facilitate the mapping of the intrinsic vulnerability of karst aquifers using the PaPRIKa method; (3) KaRaMel + SimpKcET provides both the spatial and temporal distribution of stocks and a reliable estimate of the aquifer discharges ; (4) daily, monthly and annual recharges change considerably in space and time, the most contributing areas varying from one year to the next; (5) the discharges of the Fontaine de Vaucluse are sensitive to the spatial distribution of the recharge.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse. Service commun de la documentation. Bibliothèque numérique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.