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  1. Création et labellisation du SO KARST, SNO de l’INSU • S’appuie sur différents sites d’étude du KARST présentant une grande diversité de situations géologiques, physiographiques, climatiques, et anthropiques. • Stratégie d’observation à l’échelle de l’hydrosystème karstique (bassin versant), entité géographique au sein de laquelle circulent des flux qui convergent vers un exutoire. FONT. DE VAUCLUSE LSBB Sol VAL D’ORLEANS Epik. MOULIS/LE BAGET ZNS KARST DE LA CRAIE MEDYCYSS ZS Bloc diagramme d’un karst, BRGM

  2. Création et labellisation du SO KARST, SNO de l’INSU • S’appuie sur différents sites d’étude du KARST présentant une grande diversité de situations géologiques, physiographiques, climatiques, et anthropiques. • Stratégie d’observation à l’échelle de l’hydrosystème karstique (bassin versant), entité géographique au sein de laquelle circulent des flux qui convergent vers un exutoire. • Questions Scientifiques : • Mécanismes de transfert en milieu karstique • Liens entre structure géologique et écoulement • Evolution de la ressource en eau face aux • changements globaux • Réalisation du SO KARST : • Développement d’un modèle générique modulaire • à réservoirs (sol, épikarst, ZNS, ZS). • Mise à disposition d’une boite à outils d’analyse • des signaux hydrologiques • BDD environnementales Sol Epik. ZNS ZS Bloc diagramme d’un karst, BRGM

  3. Source temporaire Source pérenne Observatoire Multi Echelle de la Dynamique des Crues et de l’hYdrodynamique Souterraine en milieu karStique Questions scientifiques • Hydrodynamique et effets d’échelle • Traçage naturel des écoulements • Interactions surface/souterrain Hydrosystème Lez

  4. Facteurs de contrôle des différentes dynamiques d’écoulement en réponse aux forçages (P, Q) ? • Renouvellement de la ressource, crues, qualité des eaux • Prise en compte de ces dynamiques dans la modélisation • Identification des propriétés hydrodynamiques à différentes échelles Lez springelevation Influence du débordement à la source sur les réponses hydrodynamiques aux pompages (amplitudes distinctes) Flow at Lez spring Transition No flow at Lez spring

  5. Processus de recharge Infiltration, épikarst, zone non saturéeEx: Fluorescence naturelle 7Li ‰ Q (l/s) 87Sr/86Sr Temps Dynamique des écoulements Temps de séjour et température de rechargeEx: Gaz dissous (nobles et CFC/SF6) Caractérisation hydrochimique de la variabilité spatio-temporelle des flux Modèle conceptuel de fonctionnement de l’hydrosystème T3 Traçage naturel des écoulements Structure et fonctionnement Origine de l’eau et caractérisation des différents compartiments/aquifères Ex: traçage multi-isotopique Caractérisation des transferts Relation surface-souterrain, vulnérabilité

  6. High waters Dropping waters Low waters Piston-flow waters Dilution waters T3 Propriétés hydrochimiques et origine des flux Karst du Lez Observatoire Multi Echelle de la Dynamique des Crues et de l’hYdrodynamique Souterraine en milieu karStique Caractérisation des transferts Différents types d’eau identifiées à l’exutoire selon le contexte hydrogéologique Infiltration rapide (COT, Coliformes, fluorescence naturelle, pesticides, résidus médicamenteux, organostanniques) Eaux anciennes (Cl, Mg…, plus minéralisée)

  7. Rainfall T3 Modèle conceptuel de fonctionnement – Lez GMU Caractérisation des transferts Zone Tampon

  8. Caractérisation des relations karst/rivière T4 • Objectifs : • Simuler et anticiper les crues en interaction avec l’aquifère (karst) • Estimer les réserves et la dynamique de la recharge Interaction surface/souterain Ressource en eau • Méthode : • Caractérisation pluridisciplinaire et analyse des proxies Piézomètre [1] Cavité karstique [2] [3] W (Piézomètre) : proxy de l’état hydrique du karst et de l’activation du réseau de drainage supérieur C (Cavité karstique) : proxy des interactions rivière/aquifère

  9. Développement de modèles spécifiques T4 Interaction surface/souterain Ressource en eau • Modélisationhydrologique semi-distribuée: • Simulation des débits en entrée/sortie du karst • Outil pour quantifier les interaction

  10. BILAN DE CARBONE AU SEIN DU KARST DU LEZ • Flux entrants: CO2 utilisé dans la karstification provenant de l'atmosphère et de la biosphère • Flux sortant à la source du Lez sous forme dissoute • Flux sortant par dégazage vers biosphère et atmosphère Les différents flux au sein du karst 6 Aurélie FONTES, Stella GUILLEMOT, Annabelle MANGE

  11. • Tour à Flux => échanges entre biosphère et atmosphère • Mesures hydrochimiques => flux de carbone exporté à la source sous forme dissoute • Calcul => Flux allant de la biosphère vers le karst • Flux supposé => dégazage du karst => Lien atmosphère-biosphère-karst BILAN INTERANNUEL DES FLUX DE CARBONE À L'ÉCHELLE DU KARST DU LEZ 8 Aurélie FONTES, Stella GUILLEMOT, Annabelle MANGE

  12. Bilan hydrique à l’échelle annuelle et interannuelle Période 1998-2009 • Tour à Flux de Puechabon (CEFE – Réseau ICOS) • Proxy de l’ETR sur le bassin d’alimentation de la source du Lez • (même géologie et couvert végétal) WP1 Echanges sol/atmosphère Tour à flux et scintillométrie (≈10 km2 ) Spatialisation et hétérogénéité de l’ETR ? Bilan carbone en contexte carbonaté karstique

  13. Classification des interactions Karst/Rivière Bailly-Comte, Jourde, et al. (Journal of Hydrology 2009)

  14. Sites d’observation de l’OSU OREME, SNO KARST Observatoire Multi Echelle de la Dynamique des Crues et de l’hYdrodynamique Souterraine en milieu karStique • Hydrodynamique et effets d’échelle • Apport du traçage naturel pour caractériser les écoulements • Interaction surface/souterrain dans BV karstiques

  15. Questions scientifiques SO KARST • Mécanismes de transfert en milieu karstique • Modalités de l’infiltration et conséquences (à court moyen et long terme) • Modalités du transport (éléments dissous et particulaires) • Liens entre structure géologique et écoulement • Impact de la structuration verticale et horizontale du karst sur les écoulements et les transferts chimiques/particulaires • Quels facteurs du contrôle interne de la hiérarchisation des écoulements, au sein de chaque compartiment  et à différentes échelles • Evolution de la ressource en eau face aux changements globaux • Sensibilité des hydrosystèmes karstiques aux changements environnementaux ? • Quels modèles d’évolution de la dynamique des hydrosystèmes karstiques en lien avec les changements globaux ? Implication en termes de protection et gestion de la ressource en eau?

  16. Fonctionnement hydrogéologique et Interaction Surface / Souterrain : Traceurs Naturels Approche multi-traceurs (87Sr/86Sr, d11B, d7Li, gaz dissous, COT, MON) et isotopes de l’eau (d18O, d2H) des systèmes karstiques En complément de l’étude hydrogéochimique et des suivis hydrochimiques « classiques », paramètres physico-chimiques, élements majeurs et en trace Approche, récente en domaine poreux hétérogène et fracturé mais novatrice en domaine karstique, permettant d’étudier et de mieux contraindre : • lesmélanges de masses d’eau de surface et souterraines à signature différenciée • l’interaction eau-roche et état d’altération des roches drainées • l’origine des eaux et apports anthropiques • les zones et les conditions de recharge • les temps de séjour et la datation des eaux souterraines • l’intrusion marine dans les aquifères côtiers • lamodélisation couplée hydrodynamique et transport de solutés • la vunérabilitédes aquifères et les forçages climatiques