Dans les pays semi-arides, l’accès aux systèmes ruraux d'approvisionnement en eau (SRAE) permet une diversité d’activités productives et domestiques qui jouent un rôle central pour assurer la subsistance des agriculteurs familiaux et leur résilience face à des évènements climatiques extrêmes.

bassin irrig ouedraogo pg © Photo : Petits bassins d’irrigation - Rahim Ouedraogo (Cirad)

 

 

 

Le projet vise à co construire des solutions d’irrigation avec les principaux acteurs du secteur de la petite irrigation au Burkina Faso, notamment les services d’appui à l’innovation. Il porte sur la petite irrigation privée autour des barrages et dans les bas-fonds, ainsi que sur l’irrigation de complément à partir de petits bassins. Il s’agira de trouver des solutions aux problèmes de gestion de la ressource eau souterraine et de surface notamment au niveau des puits, des pompes ou de l’apport d’eau aux plantes. Le projet mobilise des équipes pluridisciplinaires africaines et européennes, notamment en hydrologie, en agronomie et en sciences sociales.

cult tom irr serra wittling pg© Photo : Culture de tomates irriguée - Claire SERRA-WITTLING (INRAE)

 

La société ACTIS souhaite proposer aux particuliers une solution informatique leur permettant de piloter l'irrigation de leurs jardins, avec le minimum d'informations à renseigner. Ce système fonctionne avec les chroniques météos passées et les prévisions météo. Le présent projet consiste à réaliser la preuve du concept en utilisant le modèle OPTIRRIG en « temps réel » pour décider des dates et doses d’apports d’eau, en conditions expérimentales sur le site de Lavalette.

mago pg© Photo : Plateforme expérimentale - B. Molle, INRAE

 

 

Face à la pénurie en eau dans les régions méditerranéennes, de nouvelles technologies prometteuses voient le jour pour améliorer la performance des systèmes irrigués. Cependant leur mise en œuvre sur le terrain s’avère très lente. L’objectif du projet MAGO est d’établir la connexion entre les résultats de la recherche et les besoins des utilisateurs. De nouvelles solutions de gestion intégrée des ressources en eau pour une agriculture méditerranéenne durable seront étudiées (Tunisie, Espagne, France et Liban), dans une optique d’amélioration de l’efficience, d’utilisation d’eaux alternatives et d’adaptation au changement climatique. Elles s’appuieront sur une approche participative avec les utilisateurs finaux et les divers acteurs, ainsi que sur une plateforme collaborative en ligne avec applications web.

Le projet de recherche GOETHE "Gouverner les bassins côtiers méditerranéens pour mieux lutter contre l’eutrophisation des lagunes et engager leur restauration écologique" est un projet interdisciplinaire qui associe des chercheurs de différents horizons disciplinaires pour analyser les apports terrigènes en éléments nutritifs à l’entrée des lagunes, ainsi que leur impact sur le fonctionnement écologique des écosystèmes aquatiques des étangs de Thau, de l’Or et des Palavasiens. Une des originalités du projet se situe au niveau de l’étude des boucles de rétroaction, envisagées de deux points de vue : celui d’une analyse de politique publique avec l’étude du processus de policy feedback loop (de l’évaluation d’une politique vers la décision) mais aussi et surtout du point de vue de la political ecology, en étudiant les rétroactions plus contre-intuitives de l’aval vers l’amont du bassin versant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© Photo : L'étang de Thau vu depuis Sète, par Christian Ferrer, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28213883 -

La thèse s’inscrit dans cette prise de conscience globale de la valeur de l’eau, l’or bleu, écho des Objectifs de Développement Durable (ODD) de l’ONU pour un avenir meilleur et plus durable pour tous. L’agriculture en Europe et dans le monde est le poste le plus consommateur d’eau. L’utilisation d’eaux usées traitées (‘reuse’) s’avère une solution possible.

Les zones karstiques sont présentes dans de nombreuses régions du globe et couvrent 20 % de la surface des terres émergées en Europe. Les propriétés des roches karstiques favorisent les échanges surface/souterrain et engendrent des processus hydrologiques spécifiques lors des crues : infiltration rapide, mobilisation d’eau souterraine, écoulements souterrains interbassins (IGF). Les bassins karstiques ont donc des réponses hydrologiques complexes, difficiles à quantifier et à prévoir. L’objectif de cette thèse est de définir et d’analyser les signatures hydrologiques des bassins karstiques, afin de proposer une typologie de leurs processus en crue, et des voies d’amélioration de leur modélisation. Les signatures hydrologiques sont des indicateurs permettant de quantifier différents aspects de la réponse hydrologique d’un bassin versant. Cette thèse comporte quatre chapitres principaux, rédigés sous forme d’articles scientifiques, dont chacun aborde un aspect de la réponse hydrologique des bassins karstiques. La zone d’étude, d’une superficie totale de 25 000 km², couvre trois régions karstiques de natures hydrométéorologiques contrastées : Cévennes, Jura, et Normandie. Elle comporte 120 stations de jaugeage, pour lesquelles des chroniques de pluie et de débit d’une durée moyenne de 10 ans sont exploitées. Les chapitres 1 et 2 présentent respectivement un état de l’art des approches utilisées dans cette thèse, et les sites d’études et données exploitées. Le chapitre 3 caractérise l’influence du karst sur l’hydrologie des bassins versant, à travers l’analyse de bilans hydrologiques annuels (adaptation des théories de L’Vovich et Budyko) réalisés à l’échelle du tronçon de rivière. Les bilans intègrent les IGFs et mettent en évidence les bassins élémentaires en pertes et en gains. Le chapitre 4 analyse cette influence à l’échelle de l’évènement de crue, à l’aide de descripteurs calculés sur les hydrogrammes (indices de bilan, temps caractéristiques, et simulations du modèle d’onde diffusante avec échanges latéraux). Malgré une forte variabilité dans les influences du karst, des spécificités sont mises en évidence, comme l’importance des IGFs, et le laminage des crues. Le chapitre 5, basé sur la simulation des débits à l’aide de deux modèles à réservoirs dédiés à la prévision (Gardénia et GR5H), analyse (i) la capacité des modèles conceptuels à renseigner sur les processus hydrologiques des bassins et (ii) l’intérêt de la connaissance des processus hydrologiques spécifiques au karst pour l’amélioration des modélisations pluie-débit sur ces bassins. Le chapitre 6 présente une première typologie des processus hydrologiques en période de crue sur deux bassins karstiques contrastés, qui tient compte de la saisonnalité et du type de karst (unaire, binaire). Il se base sur le développement d’une nouvelle méthode d’analyse des relations débit-concentration, appliquée à des données de conductivité électrique obtenues par l’instrumentation de tronçons karstiques. Dans le chapitre 7, la synthèse de ces travaux menés à différentes échelles temporelles (année, évènement) et spatiales (bassins topographiques, élémentaires) permet de dégager, via les signatures hydrologiques, des tendances régionales sur les processus hydrologiques des bassins versants à composante karstique en crue, et de discuter de leur prise en compte par les modèles. Des préconisations sont également formulées pour étendre l’usage des signatures hydrologiques comme moyen d’identification des processus hydrologiques spécifiques sur de nouveaux bassins karstiques, et pour mieux les prendre en compte dans la modélisation des crues.

 

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

 

  https://hal-brgm.archives-ouvertes.fr/tel-03578569

 

 

 

 

 

L’objectif de cette thèse est de s’appuyer sur les gaz dissous et notamment l’Excès d’Air – EA calculé à partir des gaz néon-argon-azote, pour développer de nouveaux traceurs informant des conditions et modalités de la recharge des aquifères et plus particulièrement, pour les systèmes karstiques sur l’importance (1) des mises en charge au sein des réservoirs karstiques et (2) des échanges drains/matrice au sein des réservoirs. Les travaux de thèse reposent sur deux sites pilotes : le bassin d’alimentation du Durzon (Causse du Larzac – milieu dolomitique, non exploité) et le bassin d’alimentation du Lez (karst Nord-montpelliérain – milieu calcaire, exploité pour l’AEP) ce qui permet d’évaluer (1) le rôle de la lithologie dans l’acquisition des signatures des gaz dissous et (2) le rôle de la gestion active par pompage (Lez) dans l’évolution de l’excès d’air.


Au préalable au développement de traceurs innovants de la recharge, un travail de compréhension du mécanisme de formation de l’EA a été mené d’un point de vue théorique et conceptuel puis par une approche modélisation à l’aide d’un modèle hydrodynamique couplé à un modèle de mélange d’EA (sur le bassin d’alimentation du Durzon). Cet aspect de modélisation permettrait d’implémenter un modèle numérique de type modèle à réservoir en y apportant de nouvelles contraintes de type données hydrogéochimiques.

Un suivi innovant des gaz nobles par spectrométrie à phase gazeuse permettant un suivi continu infra-journalier a permis de suivre les dynamiques d’évolution des gaz nobles lors d’une crue de reprise sur le bassin d’alimentation du Lez. Ce suivi a permis de mettre en avant le potentiel d’informations qu’apporte les gaz dissous pour une meilleure compréhension des processus hydrogéologiques au cours de la recharge avec notamment l’hélium et l’argon qui mettent en évidence des différences de dynamiques d’écoulement à la source au cours de la crue et renseignent sur l’origine et la nature des réservoirs mobilisés.

 

Mots clés : aquifère karstique, excès d’air, gaz dissous, recharge, transferts

 

thse LAINA 1 thse LAINA 2 Thse LAINA 4

Figure 1: photo prise par Remi Muller (HSM) – prélèvements des paramètres physico-chimiques et gaz dissous en souterrain sur le bassin d’alimentation du Durzon (-9m de profondeur – aven des Reynelles – Causse du Larzac)

Figure 2: photo prise par Alain Jacquet - préparation pour un échantillonnage en souterrain avec des spéléologues (bassin d’alimentation de l’Ironselle – Causse Méjean)

Figure 3: photo prise par Remi Muller (HSM) - illustration du sujet de thèse : étude des transferts d'eau et de gaz lors du transferts le long de la Zone Non Saturée

    

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Figure 4: Manip de mesure en continu des gaz dissous lors d'un épisode de recharge intense sur le bassin d'alimentation du Lez (Nord Montpellier)

 

 


 

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