Étude des flux à l’interface nappe-rivière. Apport de l’outil hydrogéophysique couplé à des mesures hydrodynamiques

Directeurs : Hermann ZEYEN, Marc PESSEL

Financement : Contrat doctoral IDI-IDEX

thèse dirigée par Marc PESSEL et Claude MUGLER
Thèse soutenue le mercredi 27 septembre 2017 à 14h00, Bâtiment 504, Laboratoire GEOPS, Rue du belvédère 91400 Orsay.
devant le jury composé de
M. Marc PESSEL, Université Paris Sud, Directeur de these
M. Jean-François GIRARD, EOST (Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre) Strasbourg, Rapporteur
M. Olivier RIBOLZI, IRD (Institut de Rechercher et Développement) Toulouse, Rapporteur
M. Rémi CLéMENT, IRSTEA (Institut de Recherche en Sciences et Technologies pour l’Environnement et l’Agriculture) Antony, Examinateur
M. Hermann ZEYEN, Université Paris Sud, Examinateur
Mme Claude MUGLER, LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement), Co-directrice de these
Encadrement :
Mme. Véronique DURAND, Université Paris-Sud

Résumé :

Située à l’interface entre les eaux de surface et les eaux souterraines, la zone hyporhéique (ZH) est depuis maintenant plusieurs décennies considérée comme une zone cruciale pour la préservation des milieux aquatiques. Elle constitue souvent un indicateur fiable de la bonne qualité des eaux et une niche écologique primordiale pour de nombreuses espèces. Mais elle est aussi le lieu d’interaction entre deux masses d’eau de signature différente, ce qui conduit à la formation d’un milieu extrêmement fragile et siège d’un grand nombre de réactions biogéochimiques. L’objectif principal de cette thèse est de parvenir à une meilleure compréhension de la dynamique des échanges au sein de la zone hyporhéique. L’approche de cette problématique s’est faite sous un aspect innovant en couplant une démarche hydrogéologique "classique" à l’aide de mesures hydrodynamiques et géochimiques, et l’utilisation de la tomographie de résistivité électrique (ERT). Plusieurs campagnes de terrain ont été menées sur la rivière Essonne, choisie comme lieu d’expérimentation. Différents outils de prélèvement et/ou de mesure ont été mis en place et un grand nombre de mesures à différentes périodes de l’année ont été réalisées. Des expériences assez techniques et innovantes de suivi d’un abaissement et relèvement de barrage, ainsi qu’un traçage artificiel au sel ont pu être effectués grâce à la collaboration avec le syndicat chargé de la gestion et l’aménagement d’une partie du réseau hydrographique de l’Essonne (SIARCE). En parallèle avec cette étude expérimentale, une maquette numérique 3D de la zone d’étude a été réalisée à l’aide du logiciel HydroGeoSphere. Des tests de sensibilité ont permis d’identifier les paramètres hydrodynamiques les plus importants et de quantifier leur impact sur la formation et l’évolution de la zone hyporhéique. Finalement, les premières simulations des expériences menées sur le terrain ont permis de confronter l’approche expérimentale et l’approche théorique.