Evaluation des capacités d'écoulement et de stockage d'un aquifère karstique dynamique par caractérisation géologique et modélisation pluie-débit : sources de Dardennes, Toulon, France

Flow and storage capacities assessement of a dynamic karst aquifer by geological characterization and rainfall-discharge modeling : sources of Dardennes, Toulon, France

• Auteur / Autrice : Cécile Baudement
• Direction : Yves Guglielmi, Bruno Arfib
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 19/04/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Borgomano
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Baptiste Charlier, Laurent Cadilhac, Joëlle Bailleul, Didier Dusart
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Johannet, Catherine Bertrand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sources de Dardennes

Modélisation des données (informatique)

Karst

Aquifères

Mots clés libres

Karst

Modélisation pluie-Débit

Coupes équilibrées

Hydrodynamique

Gestion de la ressource

Karst

Rainfall-Discharge model

Balanced cross-Sections

Hydrodynamic

Resource management

Résumé

Cette thèse a pour but de contribuer à l’étude des aquifères karstiques en (1) identifiant les facteurs influençants le stockage et l’écoulement de l’eau souterraine et en (2) localisant et estimant de manière quantitative les ressources en eau au sein d’une série carbonatée. Cette étude a été réalisée sur l’aquifère de Dardennes, près de Toulon, en France. L’eau de l’aquifère est utilisée pour l’alimentation en eau potable et alimente le fleuve Las, susceptible de provoquer de fortes crues. Le bassin versant de l’aquifère est estimé à 70 km². Des mesures de porosité et de géochimie isotopique sur les roches carbonatées sont mises en relation dans le but de localiser et d’expliquer les vides créés au sein de la série sédimentaire. Des coupes équilibrées et des analyses structurales ont été réalisées pour évaluer la géométrie de l’aquifère. L’acquisition de données en continu (CTD) et de données hydrochimiques permet d’étudier le dynamisme et le fonctionnement de l'aquifère. Une approche de modélisation pluie-débit avec la plateforme de modélisation KarstMod, basée sur les chroniques de précipitations et de débits sur trois années a été utilisée afin d’estimer la part de l’écoulement disponible pour l’eau potable et celle générant des crues éclair. Une déconvolution du débit des sources a été effectuée à l’échelle annuelle et à l’échelle des crues. Les résultats du modèle ont été comparés avec la gestion actuelle de l’aquifère, montrant une exploitation actuelle équilibrée, et ouvrant des perspectives pour la mise en place d’une gestion active, combinant une exploitation plus importante de l’eau, un écrêtage des crues et un respect de l’écologie du cours d’eau en aval.

The aim of this PhD is to contribute to the karst aquifers understanding by (1) identifying the factors influencing the groundwater storage and flow and by (2) locating and quantitatively estimating water resources within the carbonate sedimentary series. This study was conducted on the Dardennes aquifer near Toulon, France. The aquifer water is used for the supply of drinking water and feeds the Las River, which can cause important floods. The recharge area of the aquifer is estimated at 70 km². Measurements of porosity and isotopic geochemistry on carbonate rocks are related in order to locate and explain the voids created within the sedimentary series. Balanced cross-sections and structural analyses were performed to evaluate the geometry of the aquifer at depth. Continuous data acquisition (specific conductivity, temperature and water depth-pressure) and hydrochemical data (major ions, stables isotopes of water and carbon-13) allow to study the aquifer dynamism and functioning. A daily rainfall-discharge modeling approach was used with the KarstMod platform to estimate the flow part available for drinking water and the part that generates karst flash-floods. A hydrograph separation of springs discharge was carried out at annual and floods scales. Model results have been compared with the current groundwater management, showing a balanced current exploitation. In new perspective, it would be interesting to establish active management, combining a greater groundwater exploitation, floods mitigation and stream ecology respect.