Caractérisation roche-matrice

Personnels impliqués: Joaquin JIMENEZ-MARTINEZ (CNRS), Elise COULON (UR1), Tanguy LE BORGNE (UR1), Laurent LONGUEVERGNE (CNRS), Olivier Bour (UR1), Nicolas LAVENANT (CNRS)

Une caractérisation complète de la zone non saturée, incluant le sol et la roche altérée, a été réalisée dans le cadre du WP 1.2. Cette description inclue pour les différents horizons de sols définis, la texture (par tamisage et méthode laser), la masse volumique (densité) sur des échantillons  non perturbés de sol, test d’infiltration par la méthode Guelph et perméamètre à double anneau pour les paramètres hydrauliques pour les premiers horizons de sol.

Figure. Colonne de sol et ses différents horizons

Table.Résumé des différents paramètres déterminés sur chaque horizon de sol

Les tests d’infiltrations pour le premier horizon (A) donnent des valeurs de conductivité hydraulique entre 10-5 et 10-7m/s.

 

Géophysique appliquée

Personnes impliquées:Laurent LONGUEVERGNE (CNRS), Pascal TARITS (UBO), S. HAUTOT (UBO),Rebecca HOCHREUTENER (CNRS), Clément ROQUES (UR1), Amandine Kehil (UR1)

Plusieurs expériences de géophysique appliquée ont été mises en œuvre sur les sites de Ploemeur et de Saint-Brice en Coglès pour mieux contraindre leurs structures géologiques. Les structures hydrologiquement actives ont été imagées à l’aide de plusieurs méthodes (sismiques, électriques, électromagnétiques). Parallèlement, les observatoires sont des sites privilégiés pour tester et valider de nouvelles méthodes émergentes.

Observatoire hydrogéologique de Ploemeur

Nous avons mis en œuvre les méthodes sismiques et électriques. La figure ci-dessous montre les résistivités inversées pour 2 stratégies de mesure différentes, « Wenner – Schlumberger » et « Gradient ». D’une manière générale, les images sont très comparables, mais quelques différences sont intéressantes à mentionner, car ils conduisent à une interprétation différente de la structure géologique. Le réseau « gradient » montre une zone de contact granite – micaschiste (à ~250 m) plus franche et plus profonde. La zone de contact, est également large d’une cinquantaine de mètre, ce qui n’apparait pas en Wenner Schlumberger. Ces mêmes profils seront répétés par P. Tarits et S. Hautot dans le cadre du projet CLIMAWAT pour mieux contraindre les variations de teneur en eau.

Figure.Profil de résistivité électrique sur le site de Ploemeur

 

Site de Saint Brice en Coglès

Saint Brice en Coglès peut être considéré comme un équivalent au site de Ploemeur, mais non pompé. En effet, le projet RHAPSODI a mise en évidence des débits potentiels très important pour un contexte cristallin. Au point de vu géologique, les structures perméables sont liées à un contacte granite – micaschiste. Au point de vu hydrogéologique, le site correspond à une zone de décharge naturelle d’un aquifère profond. Plusieurs méthodes de géophysique appliquée ont été mises en œuvre pour imager les structures souterraines associées à la fracture principale. Des méthodes de cartographie électromagnétique ont permis de préciser la position et l’orientation des intrusions granitiques. Les structures perméables n’ont pas été créées par les intrusions granitiques, mais par des évènements tectoniques plus récents.

Des profils électriques ont été répétés après l’expérience de pompage, dans le cadre du projet CASPAR, pour suivre la phase de remontée. Les 2 figures ci-dessous montrent les résistivités électriques inversées mesurées le 12 décembre 2011, juste avant que la pompe soit arrêtée, la seconde 7 jours après. Les niveaux de nappe mesurés sont également indiqués. On se rend compte que la résistivité chute dans la partie centrale du profil, et ceci est directement lié à la remontée du niveau piézométrique. Une inversion en bonne et due forme permettra d’interpréter ces profils en termes de restauration des sols.

Figure. Profil de résistivité électrique mesuré le 12 Décembre 2011, mesuré juste avant l'arrêt de pompage (en haut) et 7 jours après l'arrêt du pompage (en bas).

Datation des eaux souterraines

Personnels impliqués : Virginie VERGNAUD (UR1), Thierry LABASQUE (CNRS), Luc AQUILINA (UR1), Thomas HOUDAYER (UR1)

Les analyses prévues sur des sites analogues ont été réalisées de façon à mieux caractériser cette masse d’eau ancienne et « salée » ainsi que son extension géographique. Les prélèvements se sont étendus sur tout le massif armoricain.

On remarque que tous les points identifiés comme ayant des « excès » de chlorures montrent des températures de recharge plus faibles que les eaux récentes prélevées sur le massif armoricain. Ces températures sont toutes inférieures à 10°C et peuvent attendre 4°C.

Les datations CFC-SF6 sur ces points sont en cours.

Figure. Diagramme Ne-Ar pour différents site d’échantillonnage (Ploemeur, Betton , St Brice et autre) en Bretagne. Le quadrillage représente la relation entre l’excès d’air et la température de recharge

Diagraphies pour la caractérisation des eaux souterraines

Personnels impliqués: Rebecca HOCHREUTENER (CNRS), Audrey ANSELEMT (UR1),Tanguy LE BORGNE (UR1), Olivier BOUR (UR1), Vincent BOSCHERO (CNRS), Nicolas LAVENANT (CNRS), Christophe PETTON (CNRS)

Articles publiés:

Klepikova, M. V., Le Borgne, T., Bour, O., and Dreuzy, J.-R. d. (2013), Inverse modelling of flow tomography experiments in fractured media, Water Resources Research.

Klepikova, M. V., Le Borgne, T., Bour, O., Gallagher, K., Hochreutener, R., and Lavenant, N. (2013), Passive temperature tomography experiments in fractured media, Journal of Hydrology.

Au cours du projet CLIMAWAT  nous avons réalisé une série de profils de température et conductivité dans les puits sous différentes conditions : ambiant (naturelles) et en pompage. Sur le site de Ploemeur le niveau d’eau de la nappe est suivi sur plus de 40 puits. Une campagne annuelle de mesure des paramètres physico-chimiques (température, pH, conductivité, potentiel redox…)  est également organisée de façon  à vérifier un éventuel impact du pompage sur ces paramètres. La figure ci-après montre les diagraphies de forage réalisées ces dernières années dans le puits F28 près du site de pompage. Des différences peuvent être observées en fonction du temps.

Figure. Profils de températures sur F28 à différentes dates

Figure. Profils de conductivité sur F28 à différentes dates

Pour compléter ces données des mesures de flux ont été réalisés dans certains puits en utilisant la technique du « heat-pulse » (pic de chaleur). En particulier les puits du site de Stang Er Brune, site expérimental important situé à quelques kilomètres de la zone de pompage,  ont été étudiés car ils sont aussi utilisés pour les tests de traçage. La figure ci-dessous montre els mesures de flux dans le puits B2 à Stang Er Brune (Ploemeur). Les mesures de flux ont été réalisées sous conditions ambiantes (naturelles) mais également en pompage dans le même puits ou un puits adjacent. Les résultats permettent de mettre en évidence les zones d’arrivées principale dans les ouvrages et le débit des fractures productives. Ces données sont essentielles à la réalisation des tests de traçages et à la modélisation des systèmes.

Figure. Profil de vitesse sous conditions ambiantes et en pompage à différentes date pour le puits d’observation B2

Collecte et monitoring de données climatiques et hydrogéologiques

Personnels impliqués: Nicolas LAVENANT (CNRS), Laurent LONGUEVERGNE (CNRS), Olivier Bour (UR 1), Christophe PETTON (CNRS)

Articles publiés:

Jiménez-Martínez, J., Longuevergne, L., Le Borgne, T., Davy, P., Russian, A., and Bour, O. (2013), Temporal and spatial scaling of hydraulic response to recharge in fractured aquifers: Insights from a frequency domain analysis, Water Resources Research, 49(5), 3007-3023.

Les niveaux d’eau ont été enregistrés sur plus de 40 puits sur les sites expérimentaux de Ploemeur et Guidel.

Figure. Evolution du niveau d’eau dans les puits F7 et F9 (en altitude)

 

En plus des niveaux piézométriques, les paramètres météorologiques ont été collectés : précipitation, température, évapotranspiration (penman-Monteith).

 

Figure. Précipitation (haut) et évapotranspiration (bas) journalières collectées sur le site de Ploemeur

La collecte et la surveillance des données hydrologiques et météorologiques a été réalisée dans le but de construire une base de donne complète sur le site expérimental  qui pourra être utilisée comme donnée d’entrée pour les modèles.