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Caractérisation et modélisation des interactions karst/rivière en crue

Author(s): L’ exemple la rivière du Coulazou en interaction avec l’aquifère karstique d’Aumelas-Thau.
Congress: 2008
Author(s): Viencent Bailly-Comte, Valérie Borrell Estupina, Hervé Jourde, Séverin Pistre
Laboratoire HydroSciences Montpellier Maison des Sciences de l’Eau, UM2, Montpellier – France

Keyword(s): karst, modélisation, interactions surface/souterrain, hydrodynamique souterraine
Poster:
AbstractLe bassin versant expérimental du Coulazou, bassin karstique binaire de la région Montpelliéraine d’une superficie totale de 90 km2 est étudié depuis avril 2004 dans le but de caractériser puis de modéliser les interactions karst/rivière en crue. Le réseau de mesure hydrodynamique permet de suivre en continu les précipitations, les niveaux d’eau et la température de l’eau en forage et en cavité ainsi que les débits du cours d’eau en amont et en aval de l’aquifère karstique. L’analyse des chroniques piézométriques lors de la décrue rend compte d’une vidange à très faible perte de charge où l’eau souterraine emprunte un réseau de drainage bien développé dirigé vers la source temporaire de la Vène. Ces observations permettent de caractériser le fonctionnement de l’aquifère karstique par un simple réservoir : celui-ci sera capable de se remplir selon son état initial et de déborder dans les situations extrêmes tout en assurant l’alimentation de la source de la Vène. C’est sur cette base de fonctionnement hydrodynamique simplifiée que s’appuie la structure du modèle réservoir réalisé sous HEC/HMS. Ainsi, le fonctionnement de la partie karstique du bassin du Coulazou est modélisé par une fonction de production de type réservoir et par une double fonction de transfert : l’une, caractéristique de la dynamique rapide des écoulements de surface diffus et concentrés observés durant les épisodes de crue, résolvant l’approximation de l’onde cinématique sur les versants et dans les cours d’eau (approche validée sur la partie amont non karstique du bassin) ; et l’autre, caractéristique de la dynamique des écoulements dans les réseaux de drainage karstiques. Ce modèle de fonctionnement requiert le calage de paramètres dont un certain nombre peut être prédéterminé à l’aide des résultats des études hydrodynamiques précédentes (cf. Rôle des karsts Méditerranéens sur le transfert des crues de surface). Les autres paramètres sont calés sur l’échantillon des crues observées. Au total six épisodes de crue ont été observés et sont disponibles pour le calage du modèle. L’analyse des chroniques de pluie, de débit et de piézométrie met en évidence une réponse hydrologique uniforme pour la partie amont du système binaire, et deux comportements distincts pour l’aquifère karstique : le fonctionnement en perte ou en résurgence/exsurgence par rapport à la rivière. Deux crues représentatives de ces deux comportements ont été retenues pour notre étude, celle d’octobre 2004 et celle de janvier 2006. Les résultats obtenus sont d’autant plus encourageants que les valeurs des conditions initiales ont pu être corrélées à des indicateurs construits à partir des chroniques de pluies et/ou de piézométrie antérieures à l’épisode de crue. Cette modélisation est utilisée ici comme un outil de compréhension des interactions karst/rivière. Il n’est pas possible à l’heure actuelle de valider cette approche compte tenu du nombre très limité d’épisode de crue qui ont pu être traité. Néanmoins, le fait d’utiliser des indicateurs issus de mesures réelles sur le terrain permet de donner un sens physique au modèle proposé.
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