Le projet KARAG propose une approche innovante basée sur les outils géophysiques (tomographie de résistivité électrique, potentiel spontané et les méthodes gravimétriques) pour investiguer les flux et les processus de transport en zone non saturée du système karstique de Rochefort.  Voir les sections « Hydrogéologie » et « Hydrogéophysique » pour plus de détails.

Enjeux

Dans un monde qui subit des changements environnementaux majeurs, la disponibilité des ressources en eau devient un enjeu primordial. Pour des raisons à la fois écologiques et sociétales, il n’a jamais été aussi important de comprendre les dynamiques des masses d’eau présentes en subsurface mais l’estimation de ces stocks est généralement une tâche difficile, et plus encore en milieu karstique. Les aquifères karstiques, formés par la dissolution de roches carbonatées telles que les calcaires ou la dolomie, représentent 25% des apports en eau potable pour la population mondiale (Mangin, 1975). Leurs hétérogénéités et leurs caractéristiques hydrogéologiques ne sont pas évidentes à évaluer et les défis pour modéliser leur capacité de stockage sont nombreux. Nonobstant leur haut potentiel comme ressources en eau, les karsts ont longtemps été considérés comme difficiles à modéliser et exploiter (Ford et Williams, 1997).

Dans les aquifères karstiques, les vides prennent la forme de cavités et conduits, de petites fissures, de zones altérées plus poreuses (épikarsts et fantômes de roche) et d’une porosité matricielle du bedrock. Dans la zone saturée, du point de vue du drainage, ils sont structurés en deux sous-systèmes : les drains à faible capacité de rétention et haute perméabilité, et les systèmes annexes à forte transmission capacitive mais faible connectivité aux drains. Les drains se distinguent des systèmes annexes par le temps de résidence très court de l’eau qui y transite. Le degré d’interconnexion ou la perméabilité des différents sous-systèmes peut varier de plusieurs ordres de grandeur. En raison de l’hétérogénéité des aquifères karstiques, il n’est pas possible de connaitre la distribution spatiale des ces différents sous-systèmes.  Quand le système entier est inondé, la montée de la surface de la nappe dépend des caractéristiques des sous-systèmes et sa dynamique est essentiellement non linéaire. Peu de certitudes existent sur l’interconnexion entre l’eau de surface et l’eau souterraine, sur la connexion entre les formations poreuses et les cavités et conduits drainants, et sur la variabilité du volume de l’eau souterraine en zone karstique. En outre, la réponse de tels systèmes dépend du taux de saturation du milieu, de sorte que la géométrie de l’aquifère est un élément qui varie dans le temps. En conclusion, les entrées et sorties d’eau sont extrêmement variables et ne peuvent être mesurées de manière exhaustive.

Les dynamiques aqueuses dans la zone non saturée des systèmes karstiques

L’épikarst est un sous-système de la zone non saturée, qui inclut le sol et les roches altérées. Dans certains cas, cette zone peut accueillir un réservoir perché d’eau souterraine. Les mesures gravimétriques indiquent qu’à Rochefort, l’épikarst ne peut pas stocker de grandes quantités d’eau. Néanmoins, l’étendue de ce stockage fluctue de manière saisonnière, ce qui n’a pas encore fait l’objet de nombreuses études scientifiques.

Des suivis réalisés précédemment à Rochefort ont montré que différentes situations hydrogéologiques peuvent se présenter :

• A. Période sèche : la rivière (la Lomme) est à l’étiage ; la surface piézométrique régionale est proche de l’altitude de résurgence
• B. Fortes pluie à l’amont : l’aquifère est rechargé par les inondations qui affectent le système karstique en profondeur ; l’épikarst et la zone non saturée ne sont pas affectés
• C. Orages locaux : en raison de la forte perméabilité de l’épikarst, l’eau s’infiltre et l’épikarst est rechargé, aboutissant à un réservoir perché. La piézométrie régionale n’est pas affectée
• D. Fortes pluies régionales : les réservoirs de la zone non saturée et de la zone saturée sont rechargés. La piézométrie régionale est donc affectée

Il n’y a que peu d’estimation de la porosité de l’épikarst, qui varie entre 5 et 30%. Ces valeurs sont spéculatives et peuvent fortement varier en fonction du type de roche, du climat et d’autres facteurs environnementaux. Les interactions entre l’hydrogéologie de l’épikarst, du reste de la zone non saturée et de la zone saturée en tant que telle sont également peut quantifiées.

Contexte géologique de Rochefort

Le système karstique de la Lomme (LKS) est localisé dans les calcaires givetiens. Il se compose d’une succession de cavités et de dolines localisées a proximité du lit des rivières.

Le réseau karstique s’étend sur plus de 8 km et est généralement orientée parallèle à la stratification ; des failles transverses pouvant modifier cette orientation localement. Les cavités et galeries sont généralement bien cartographiées et la Lomme souterraine est accessible à de nombreux endroits. La résurgence du système est localisée à la source d’Éprave.