Flux hyporhéiques, échanges nappe-rivière

LEARN: Impact de l'arasement des barrages sur les flux hyporhéiques et les échanges nappe-rivière de la Sélune

Coordinateur(s)

Alain Crave

Contexte scientifique

La remise en continuité de la Sélune avec l’effacement de ses barrages va avoir un impact important sur l’hydrologie et le transfert de sédiments dans le cours d’eau. Cela peut également engendrer un décolmatage à l’amont et un colmatage à l’aval du lit de la Sélune. La restauration de la vallée de la Sélune offre une opportunité unique en Europe pour étudier la continuité verticale et latérale des flux d’eau entre la rivière, la zone hyporhéique, les berges et la nappe souterraine. Plusieurs questions fondamentales et encore peu explorées se posent, notamment :

• Quels sont les gradients physico-chimiques à l’interface eau/sédiment résultants des écoulements sur et dans la matrice du lit de la rivière, des biofilms et des flux d’eau entre la rivière et la nappe sous-jacente ?
• Quel peut être l’impact potentiel d’un colmatage de la Sélune sur la ressource en eau du Canton de Ducey ?
• Quelle est la distribution spatiale du colmatage et sa dynamique ?
• Quel est l’impact de l’abaissement du niveau d’eau sur l’hydrogéologie du bassin versant ?

Sujet(s) d'étude

Le projet traite des échanges entre la nappe souterraine et la rivière. Les propriétés physico-chimiques et biologiques de l’eau sont également considérées.

Objectifs

Le premier objectif du projet est de documenter et de comprendre le fonctionnement de la zone hyporhéique dans un contexte de variations hydrologiques (onde de crues, variations de niveau de nappe) et sédimentaires (colmatage, variations de rugosité et compacité).
Le deuxième objectif sera de développer un modèle numérique (sur la base de modèles bio-géochimiques proposés dans la littérature) du fonctionnement hyporhéique en fonction des conditions limites hydrauliques et sédimentaires de la rivière. Ce modèle sera capable de prédire la variabilité des conditions physico-chimiques et de l’activité microbienne associée.

Méthodologie

Une part importante du projet est consacrée à la mise en œuvre d’une métrologie novatrice, issue des programmes de recherche nationaux et européens, pour mesurer in situ les flux d’eau et les concentrations en gaz dissous au sein de la matrice du lit de la rivière. L’ensemble des données sera exploité pour calibrer et valider des modèles d’écoulement à différentes échelles, les processus d’oxydo-réduction et l’activité bactérienne au sein de la zone hyporhéique. A ce titre, ce projet est basé sur un partenariat entre plusieurs équipes impliquées dans les programmes d’études nationaux et internationaux sur les échanges nappe/rivière et la zone hyporhéique.

Laboratoire(s) impliqué(s)

• Géosciences, Université de Rennes 1, Rennes
• ECOBIO - Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution, Rennes
• ARMINES Centre de géosciences
• BRGM