Stratégies de protection des ressources karstiques utilisées pour l ...

Méthodes de caractérisation
du fonctionnement
d’un aquifère karstique
Captages de types A et B
Les méthodes de traitement des chroniques de débits
sont celles qui apportent les informations les plus pertinentes
car elles sont semi-quantitatives. Les méthodes
utilisables sont notamment :
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« L’étude des courbes de récession » qui permet à
partir de la forme de la décrue (paramètre i) et de la
courbe de tarissement (paramètre k) de classer un
système karstique entre un aquifère où les écoulements
sont totalement organisés et un aquifère plus
complexe où il existe des retards dans l’alimentation.
En outre, cette méthode permet de savoir si l’on se
trouve en domaine karstique ou purement fissuré.
Lorsque k est supérieur à 0,5, on peut estimer que
l’on n’a pas affaire à un aquifère karstique mais à un
aquifère fissuré ou karstique non fonctionnel. Cette
méthode n’est vraiment pertinente que si l’on dispose
de plusieurs épisodes de crues et de décrues suffisamment
longues, réparties sur un ou plusieurs cycles
hydrologiques complets.
« L’analyse corrélatoire et spectrale » qui consiste à
traiter le signal des chroniques d’entrée et de sortie du
système (pluies-débits). A partir de 4 paramètres issus
de ce traitement (Effet mémoire, Fréquence de coupure,
Temps de régulation, Réponse impulsionnelle)
et, par comparaison avec un catalogue de résultats sur
des systèmes connus, on peut également qualifier le
degré de karstification de l’aquifère capté. Comme
pour l’analyse des courbes de récession, cette méthode
nécessite de disposer de données journalières
sur au minimum un cycle hydrologique complet.
« L’analyse des courbes des débits classés » permet
de vérifier si l’exutoire capté est unique ou si le
système est alimenté par un autre système aquifère
en fonction des variations de conditions aux limites.
La présence d’un trop-plein ou d’une alimentation
temporaire par un autre système est un élément
témoignant d’une fonctionnalité karstique. Toutefois,
l’absence de trop-plein ou d’alimentation temporaire,
ne signifie pas que l’on n’a pas affaire à un
aquifère karstique. Cette méthode revêt un intérêt
particulier pour l’établissement du bilan hydrique et
la définition de l’aire d’alimentation.
« L’établissement du bilan hydrique » permet
d’évaluer la superficie de l’impluvium du système
capté. Cette méthode ne permet pas de qualifier
l’état de karstification de l’aquifère. Elle nécessite
également un minimum d’un cycle hydrologique. Elle
permet de juger de la validité de l’aire d’alimentation
du captage définie à partir des données géologiques
et des résultats de traçages.
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« l’indice de variabilité » est le rapport entre le débit
naturel instantané maximum et minimum observé.
Ce paramètre, bien que grossier, permet de qualifier
le degré de karstification de l’aquifère. Un indice
supérieur à 10 montre un fonctionnement de type
karstique. Cette méthode est utilisable principalement
pour les captages de type A où les données de
débit sont obtenues sur des durées plus courtes.
Parfois, en particulier dans les régions tabulaires ou
côtières, il est difficile d’obtenir des débits fiables car
les émergences sont proches voire sous le niveau de
base des écoulements (rivière, mer, lacs…). Dans ce
cas, le traitement des données hydrogéochimiques
permettra d’apprécier le degré de karstification de
l’aquifère. Ces méthodes peuvent également être utilisées
en complément du traitement des chroniques
des débits. On peut citer :
- « L’étude des distributions de fréquences de
conductivité » qui permet, par un traitement
statistique simple sur des chroniques d’un ou
plusieurs cycles hydrologiques, de visualiser la sortie
de plusieurs familles d’eau à l’exutoire. Plus la gamme
de conductivité est étendue avec des modes bien
différenciés et plus le système est karstifié. A contrario,
lorsque la gamme de conductivité est peu étendue,
avec un mode unique, on peut estimer que l’aquifère
n’a pas un fonctionnement karstique et qu’il peut-être
considéré comme un aquifère de milieu fissuré ou
homogène à l’échelle d’observation correspondant à
l’aire d’alimentation du captage. On peut réaliser des
courbes de distributions de fréquence avec d’autres
paramètres que la conductivité comme la turbidité
ou le calcium. Toutefois, la conductivité reste un
paramètre facile à mesurer in situ qui intègre toute
la minéralisation de l’eau. Pour cette raison, c’est le
paramètre le plus intéressant à étudier.
- « L’étude des variations de la conductivité, de la
température et de la turbidité » permet, même
pour des suivis inférieurs à un cycle hydrologique, de
vérifier s’il existe ou non un fonctionnement karstique.
Il faut toutefois garder en mémoire que ces méthodes
restent des approches grossières qui ne tiennent
pas compte de la variabilité du fonctionnement du
système au cours du cycle mais qui peuvent s’avérer
suffisantes pour caractériser un captage de type A.
Notamment, des mesures à un pas hebdomadaire
ou bimensuel peuvent suffire pour apprécier l’amplitude
de variation de la minéralisation. De même
un suivi en continu de certains paramètres hydrochimiques
en période de crue et de décrue permet de
vérifier dans quelle proportion varie la minéralisation
des eaux de l’exutoire.
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