2021 - Rôle du karst sur les processus de crue et les flux souterrains interbassins : Applications en différents contextes hydrologiques (Cévennes, Jura, Normandie) - Martin Le Mesnil

Les évènements climatiques extrêmes sont de plus en plus importants, une intensification des crues et des dégâts associés est donc à prévoir dans les décennies à venir. Pour s’adapter à de tels phénomènes, il est nécessaire de pouvoir les comprendre, les modéliser et les prévoir sur tous types de bassins versants. La contribution des eaux souterraines aux crues issues des formations carbonatées perméables (qui couvrent près d’1/4 de la France) a été mise en évidence sur des bassins karstiques lors d’épisodes pluvieux exceptionnels. Dans cette optique, la thèse s’attache à décrire et analyser l’influence des zones karstiques sur les processus de crue et les flux souterrains interbassin (IGF).

La démarche scientifique se compose de trois parties. La première partie est une analyse spatialisée, aux échelles du bassin et du réseau de stations hydrométriques, des bilans hydrologiques annuels incluant évapotranspiration, IGF et débit de base. La deuxième partie est une analyse, à la même résolution spatiale, des épisodes de crues selon des indicateurs permettant de quantifier l’impact du karst sur les flux, la morphologie des hydrogrammes et les échanges latéraux. La troisième partie utilise des données complémentaires de conductivité électrique (renseignant sur la quantité d’éléments dissous) en rivière pour préciser l’origine de l’eau mobilisée et les processus en jeu lors des crues, selon les saisons et le type de karst (unaire, binaire, plateaux, …).

Les sites étudiés sont des bassins à composante karstique (c’est-à-dire comprenant des zones karstiques sur une partie ou la totalité de leur surface) en Cévennes, Jura et Normandie, incluant 120 stations hydrométriques. Les données utilisées sont les chroniques journalières (partie 1) et horaires (partie 2) de pluie et de débit, ainsi que des séries horaires de conductivité électrique sur 2 cours d’eau (partie 3).

Les résultats mettent en évidence une influence des zones karstiques sur les bilans annuels, notamment via des IGF qui peuvent impacter les composantes lente et rapide du débit, majoritairement en pertes mais aussi parfois en apports. L’étude des évènements de crue montre une tendance du karst à écrêter les pics de crue et allonger les temps caractéristiques, via l’infiltration. Cependant, elles sont aussi caractérisées par une forte variabilité de leur réponse hydrologique. Enfin l’utilisation de données de conductivité électrique permet de dresser une première typologie des processus en jeu lors des crues karstiques (e.g. mobilisation d’eau pré-évènementielle par effet piston), selon le type de karst et la saisonnalité. Une synthèse des résultats, associée à des applications de modélisation, donne des pistes pour une meilleure optimisation de modèles hydrologiques utilisés pour la prévision dans les bassins à composante karstique.

 

Mots clés : Karst, crue, Interbasin Groundwater Flow (IGF), modélisation 

  

   
 Figure 1 : Méthodologie de travail appliquée pour la partie 1

 
 Figure 2 : Méthodologie de travail appliquée pour la partie 3

 

  

 

 

 

 

 

Informations supplémentaires

  • Contact:
    Doctorant : Martin LE MESNIL
    UMR LISAH, 2 place Pierre Viala, 34000 Montpellier
    Téléphone : 07 83 71 32 33
    E-mail :Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
  • INFORMATION THESE:
    École Doctorale : GAIA 
    Directeur de thèse : Roger MOUSSA (INRAE, UMR LISAH)
    Encadrants : Jean-Baptiste CHARLIER (BRGM, UMR G-Eau)
    Date Début : 01/12/2017
    Date de soutenance : 15 juin 2021

  • Equipe(s) de l'UMR concernée(s):
    Eaux souterraines

     

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