L’utilisation croissante de la ressource en eau dans un contexte d’alea climatique engendre une tension extrêmement forte sur les milieux karstiques, caractérisés par une forte vulnérabilité et un fonctionnement hydrogéologique complexe.

Pour préserver et gérer au mieux cette ressource il est nécessaire de proposer de nouveaux outils d’évaluation et de gestion. La karstologie a fait des avancées considérables ces dernières décennies, avec l’avènement de nouveaux paradigmes sur la formation des karsts, l’origine et les processus responsables de la karstification qui ne sont pas ou peu considérés dans les modèles hydrogéologies.

Dans ce cadre, cette thèse vise à faire le lien entre l’histoire karstogénétique et l’hydrogéologie actuelle. La révision des modèles conceptuels hydrogéologiques des karsts implique d'abord l'intégration de nouvelles informations géologiques relatives à la karstification. Pour cela, il semble pertinent d'analyser conjointement la géomorphologie de surface et des réseaux karstiques afin de mieux étudier les relations entre les processus karstogénétiques et hydrogéologiques. Le site d’étude est le bassin de la Loue (~1500 km²) dans le massif du Jura caractérisé par des interactions surface/souterrain, des échanges entre réservoirs et des réponses hydrogéologiques contrastées selon les unités aquifères drainées par le bassin.

L’encadrement de la thèse est prévu avec une direction au niveau du BRGM (UMR G-Eau) de Montpellier, un co-encadrement du BRGM Orléans et du laboratoire EDYTEM à Chambéry.

Cette thèse est financée dans le cadre du projet K3 (Impact des changements globaux sur la ressource en eau des socio-hydrosystèmes karstiques : Vulnérabilité, Sensibilité et Gestion) du programme One Water.

Mots clés : Karst ; eau ; karstogenèse ; spéléogénèse ; hydrogéologie

De nos jours, de nombreuses études se penchent sur la problématique de préservation de la ressource en eau qui devient de plus en plus urgente. Les hydrosystèmes karstiques représentent une part importante des stocks d’eau et ont besoin d’être protégés. Ainsi, il faut trouver des techniques de suivis de l’état d’une nappe ou des systèmes d’alerte de pollution des eaux. Des études travaillent donc sur le suivi continu de certains éléments présents dans l’eau pouvant apporter des informations sur sa qualité. La matière organique représente un bon indicateur et peut-être mesurée par la fluorescence qu’elle émet. Cependant, il n’existe pas encore de méthodologie pour un suivis multi-capteurs dédiés à ces suivis hautes fréquences pour suivre différents types de matière organique naturelle dans les eaux souterraines de type humique et protéique. Pour cela, il faut adapter les propriétés optiques des sondes pour la détection de ces types de MON, élaborer des méthodes de calculs pour des conversions d’unités de mesures, des corrections d’interférences. De nombreux tests ont donc été réalisés sur des divers modèles de fluorimètres du type GGUN. Cette base de données et ces méthodes de calculs permettront, par la suite, de réaliser une méthodologie qui pourra être partagés à d’autres laboratoires et ainsi inter-comparer des résultats entre divers sites.

© Photo Aurélien Domeau

Dans ce contexte, ce projet de thèse propose de développer de nouvelles méthodes d'interprétation des signaux optiques multi-spectraux de sondes in-situ pour caractériser à haute fréquence les transferts de matière organique dans les aquifères karstiques. Cette information sera croisée avec d'autres variables physico-chimiques ou hydrodynamiques pour caractériser les transferts d'eau dans la zone d'infiltration et la zone noyée des aquifère karstiques. Les méthodes d'interprétation des signaux optiques seront développées à partir des données des observatoires labellisés par le CNRS, le SO MEDYCYSS (source du Lez) et le SO de la Fontaine de Nîmes, deux sites d'observation du SNO KARST qui est lui-même intégré dans l'Infrastructure de Recherche OZCAR. Ce doctorat sera réalisé dans le cadre du projet PEPR Exploratoire Onewater/K3 (2023-2027, « Impact des changements globaux sur la ressource en eau des socio-hydrosystèmes karstiques : Vulnérabilité, Sensibilité et Gestion »). Les développements profiteront de l'approche pluridisciplinaire proposée dans ce projet pour construire de nouveaux indicateurs/ proxy de la qualité de l'eau, couplant des variables issues de l'interprétation des signaux optiques aux variables hydrodynamiques, physico-chimiques et microbiologiques. Ces indicateurs seront testés pour alimenter un système d'alerte précoce renseignant sur la qualité de l'eau du système karstique du Lez.

Mots clé : Hydrogéologie, qualité de l'eau, matière organique, traçage naturel, karst 

© Photo Lucile Justy