Diagnostic et quantification des flux nappe-rivière : modélisations hydrodynamique et géochimique du bassin versant de l'Yvette Amont (France)

Lefebvre, Karine (2016). « Diagnostic et quantification des flux nappe-rivière : modélisations hydrodynamique et géochimique du bassin versant de l'Yvette Amont (France) » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en sciences de la Terre et de l'atmosphère.

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Résumé

Dans le contexte péri-urbain à dominance agricole de l'Ile de France, les pressions anthropiques exercées sur les rivières jouent autant sur la qualité que sur le débit des cours d'eau. Située au sud-ouest de Paris, l'Yvette draine un bassin versant de géologie homogène de 202 km2. Elle est alimentée directement par des stations d'épuration (STEP), et de façon diffuse par la nappe des sables de Fontainebleau, qui représente la principale source d'eau. Sur ce type de bassin, la gestion durable du système riverain repose sur la connaissance de la distribution des flux nappe-rivière et de l'impact de cette répartition sur la qualité des cours d'eau. La dynamique des flux d'eau a été suivie grâce à l'implantation de stations hydrométriques aux points clés du réseau hydrographique (i.e. exutoires des principaux affluents, aval des confluences sur l'Yvette). Les flux chimiques ont été étudiés par des campagnes d'échantillonnage effectuées en période d'étiage sur les cours d'eau. Un modèle conceptuel global, calibré à partir des chroniques de débit, a permis (i) une estimation des variations spatiales de la recharge de la nappe (60-160 mm.an-1), et (ii) une répartition journalière des parts d'eau de nappe, de STEP et de ruissellement en rivière, pour la période 2001-2014. Par ailleurs, l'analyse des traceurs géochimiques (e.g. Cl-, NO3-, SO42-) et isotopiques (222Rn, δ18Oeau, δ2Heau) soutient la prédominance de la nappe dans le débit des rivières et son impact sur leur qualité. D'un point de vue hydrodynamique, le contexte géomorphologique homogène procure aux rivières une dynamique similaire avec des épisodes de crues très courts (de l'ordre de quelques heures) et des périodes d'étiages marqués quelle que soit la saison. L'étude par sous-bassin a mis à jour une différence entre les bassins topographiques et les bassins d'écoulement souterrains, créant des déficits hydriques sur l'amont de certains cours d'eau (e.g. Mérantaise, Ru des Vaux) au profit d'autres (e.g. Rhodon). Le parallèle entre bassin topographique et bassin souterrain n'a pu se faire qu'au niveau du cours principal de l'Yvette. Sur la période 2001-2014, le débit de l'Yvette provient en moyenne à 55 % de la nappe, à 38 % du ruissellement et à 8 % des STEP. En période de basses eaux, la contribution des STEP reste sensiblement identique, tandis que la nappe constitue la principale alimentation des rivières (90 %), contrôlant donc leur qualité. Mais la composition chimique de ce soutien souterrain n'est pas homogène. Pour déterminer l'origine de ces disparités, un travail à plus petite échelle a été conduit sur un affluent majeur de l'Yvette (le Rhodon). La décharge de la nappe en rivière y est bimodale : 15 % arrive par voie souterraine et 85 % transite par les milieux humides en surface. Au sein des zones humides sont observées de fortes hétérogénéités dans les écoulements et leur chimie avec des flux de subsurface totalement épurés en nitrates et du ruissellement en surface riche en nutriments. La prédominance de la décharge en surface réduit fortement le pouvoir épurateur des milieux humides avec seulement 6 % des eaux de nappe épurées avant leur décharge en rivière. Cette faible efficacité pourrait être due à leur drainage historique, et renforce l'impact direct de la qualité de la nappe sur les rivières. Sur le bassin, la nappe est stratifiée par l'intervention de nombreux processus de recharge (infiltrations d'eau d'étang, de STEP, de zones humides de plateau). Les petits sous-bassins (< 50 km2) semblent dominés par cette stratification, et par les apports de STEP, qui contribuent entre 30 et 50 % aux flux chimiques des rivières. Le cours principal de l'Yvette, dans sa partie avale, dépend des mélanges issus des confluences avec ses affluents. Les outils utilisés ici ont donc mis en avant les différences de fonctionnement selon l'échelle concernée, tout en reliant l'importance de la compréhension du système à petite échelle pour la gestion à grande échelle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : interaction nappe, rivière, géochimie des eaux, têtes de bassin, modélisation hydrologique

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Barbecot, Florent
Mots-clés ou Sujets: Hydrologie des bassins hydrographiques -- Île-de-France / Yvette (France : Rivière) / Eau souterraine -- Évacuation dans les cours d'eau, lacs, etc. / Interaction nappe-rivière / Modèles hydrologiques / Modèles géochimiques
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 27 juill. 2016 13:34
Dernière modification: 27 juill. 2016 13:34
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/8711

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