Réseau de suivi "MOnitoring LOcal des échanges NAppe Rivière" du bassin de l’Orgeval
Résumé
La compréhension de la variabilité spatio-temporelle des processus physiques influençant la
température de l’eau et de ses flux de chaleur associés à l’interface nappe-rivière est importante pour
mieux appréhender le fonctionnement biogéochimique et écologique.
Un cas synthétique est développé pour caractériser le comportement de l’interface nappe-rivière
soumis à des forçages météorologiques et hydrologiques. De plus, la sensibilité des échanges
nappe-rivière à diverses propriétés hydrodynamiques et thermiques, représentatives d’un large
éventail de lithofaciès allant de l’argile au gravier a été quantifiée. Le régime thermique du système
nappe-rivière est déterminé par deux cycles pseudo-périodiques : le cycle annuel et le cycle diurne.
Les résultats mettent en évidence que les facteurs ayant le plus d’impact sur les flux de chaleur
sont : 1) les conditions météorologiques, puis la perméabilité du milieu poreux. Selon les valeurs de perméabilité, il existe deux régimes thermiques : pour les valeurs élevées, les flux advectifs
prévalent clairement, tandis que pour les valeurs inférieures à 10−6 m.s−1, les flux conductifs sont
prédominants. La profondeur thermiquement active varie entre 0,2 et 6 m. Cette profondeur est
réduite dans les systèmes nappe-rivière exfiltrant.
Le bassin versant des Avenelles dispose d’un réseau de mesures hydrogéophysiques hautefréquence comportant 5 stations de suivis des échanges nappe-rivière. Ce réseau a été remis en état et
suivi pendant toute cette phase du PIREN-Seine. De nombreuses améliorations ont été apportées afin
d’assurer l’étanchéité des stations, la diminution des impacts de prélèvements biogéochimiques et le
traitement des données. Un site internet a été mis en place afin d’améliorer le traitement des données.
Les données haute-fréquence récoltées entre 2012 et 2015 ont été utilisées afin d’inverser les propriétés hydrodynamiques et thermiques des milieux poreux constituant l’interface nappe-rivière des
stations MOLONARI en utilisant la chaleur comme traceur des écoulements. Puis, des simulations
hydro-thermiques sur la période (2012-2015) ont été conduites afin de quantifier les flux d’eau et les
flux de chaleur.
Les résultats du modèle montrent un très bon accord entre les valeurs de températures simulées
et observées à différentes profondeurs de la ZH avec des critères statistiques satisfaisants. Les
résultats montrent une grande variabilité spatio-temporelle des échanges nappe-rivière au droit
des cinq stations MOLONARI. Les résultats obtenus ont permis également de réviser le schéma
de fonctionnement hydrogéologique du bassin. En conclusion, les résultats montre que les flux
d’eau d’échange nappe-rivière sont très faible dans le Nord du bassin. Dans le centre du bassin et à
l’exutoire, les échanges principaux sont entre la zone colluvionaire et la rivière. Les échanges avec la
nappe de la Brie semblent se réaliser via la zone colluvionaire. Les variabilités des flux de chaleur
observées sont principalement liés aux différences de couvert végétal, à la composition de la zone
hyporhéique et aux pompages anthropiques.
Au cours de la prochaine phase du PIREN-Seine, les données des stations MOLONARI acquises
depuis 2015 seront utilisées afin de réduire l’incertitude, d’améliorer l’identifiabilité des paramètres
et d’augmenter notre compréhension de la réactivité hydrodynamique et thermique de l’interface
nappe-rivière. La variation des flux d’eau et de chaleur pendant les événements extrêmes seront
étudiés. De plus, un lien entre ces modèles et les mesures biogéochimiques présentées dans le
chapitre 5 sera fait lors de la phase VIII du PIREN-Seine.
Une fois cette étape réalisée, un changement d’échelle sera réalisé afin d’assurer la continuité
de flux entre l’échelle des MOLONARI simulée avec METIS et l’échelle du bassin modélisée avec
CAWAQS. Le modèle des écoulements du bassin versant des Avenelles sera reparamétrés avec ces
résultats.