Thèse soutenue

Interactions lacs-eaux souterraines et sensibilité aux changements climatiques et environnementaux
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Auteur / Autrice : Marie Arnoux
Direction : Élisabeth Gibert-BrunetFlorent Barbecot
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
Date : Soutenance le 13/12/2016
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE) en cotutelle avec Université du Québec à Montréal
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
Jury : Président / Présidente : Christelle Marlin
Examinateurs / Examinatrices : Élisabeth Gibert-Brunet, Florent Barbecot, Christelle Marlin, Ian Douglas Clark, Pierre Ribstein, Paul A. Del Giorgio
Rapporteurs / Rapporteuses : Ian Douglas Clark, Pierre Ribstein

Résumé

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Face à l’augmentation actuelle des pressions anthropiques sur les réserves d’eaux douces, leur préservation, et notamment celle des eaux souterraines, est primordiale. Les interactions entre les lacs et les eaux souterraines sont étudiées ici afin d’identifier si certains lacs peuvent être utilisés comme indicateurs de changements qualitatifs et quantitatifs des eaux souterraines, spécialement au Québec où plus de 10% du territoire est recouvert d’eaux douces avec un million de lacs recensés. Une vingtaine de petits lacs de Kettle, situés dans des dépôts fluvioglaciaires, ont été spécifiquement choisis pour leur très probable interconnexion avec les aquifères libres peu profonds. Les flux d'eaux souterraines ont été quantifiés via les bilans hydrologiques des lacs couplés aux deux traceurs naturels des eaux souterraines que sont les isotopes stables de la molécule d’eau et le radon 222.A l’échelle régionale, ces lacs présentent un apport annuel et un temps de renouvellement relativement rapide par les eaux souterraines. A l’échelle locale, la modélisation journalière multicouches d’un lac témoin (le lac Lacasse) montre l’importance de la mesure des traceurs, et leur complémentarité, sur la colonne d’eau en fonction des saisons. Différents scénarii d’évolution climatique et environnementale ont ensuite été testés sur les bilans hydrologiques à long terme. Les résultats montrent que la sensibilité de la composition isotopique des lacs à l’horizon 2050 face à l’évolution de la recharge est principalement contrôlée par le pourcentage que représente l’apport des eaux souterraines dans le total de leurs apports en eau, avec une sensibilité optimale pour une fraction de 50 à 80% des apports totaux. Par l’amélioration des connaissances sur les interactions entre lacs et eaux souterraines et sur les outils qui les mettent en évidence, ce travail de recherche a montré que la signature géochimique des lacs peut être utilisée comme indicateur du devenir des ressources en eaux souterraines face aux changements climatiques et environnementaux, pour une meilleure gestion durable de ces hydro systèmes.