Caractérisation des aquifères de socle cristallin et de leur ressource en eau : apport des données d' ''âge'' de l'eau

Characterization of hard-rock aquifers and their water resource : contribution of ''age'' data

• Auteur / Autrice : Sarah Leray
• Direction : Jean-Raynald de Dreuzy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traceurs de l'eau souterraine

Eaux souterraines

Aquifères

Hydrogéologie

Résumé

Jadis délaissés au profit des milieux plus simples et/ou accessibles, les milieux souterrains fracturés, notamment ceux de socle cristallin, bénéficient désormais d'un intérêt croissant vue leur capacité à constituer de réelles ressources en eau. La compréhension de ces systèmes apparait donc comme un enjeu majeur en hydrogéologie. Nous explorons avant tout la possibilité de structures portant une ressource en eau autres que celles jusqu'à présent identifiées i. E. La zone altérée et les fractures régionales sub-verticales. Nous identifions à ce propos les fractures locales à faible pente, confirmant ainsi certaines observations de site comme celles réalisées sur l'aquifère de socle cristallin de Plœmeur (Bretagne). Nous étudions ensuite l'apport des données d'« âge » pour la caractérisation des systèmes hétérogènes complexes et de leur ressource. Issues de mesures de concentration, elles sont classiquement utilisées dans les milieux peu hétérogènes pour quantifier la recharge. Nous reconsidérons ici leur sensibilité et montrons, en cohérence avec le degré d'incertitude des propriétés, qu'elles peuvent autant servir à caractériser la structure du champ de vitesse plutôt que sa magnitude. Par une réflexion plus générale sur leur contenu informationnel, nous montrons aussi qu'elles ne peuvent seules identifier le modèle d'écoulement et la distribution des temps de résidence associée, en raison de leur caractère intégrateur. Il en résulte pléthore de modèles cohérents avec les données même si peu pertinents pour la prédiction tel que le modèle exponentiel. Nous proposons au final les moyens de contrecarrer cet écueil par une utilisation spatiale et temporelle de la donnée.

Fractured media have been traditionally less explored and exploited compared to simpler and more accessible ones. However, they are now much more under consideration as they may actually constitute viable groundwater resources. Understanding this type of medium is thus a main stake of hydrogeology. We first propose to explore groundwater resources bearing structures in hard-rock systems other than the already identified ones, as the weathered zone and regional sub-vertical fractured zones. In this connection, we identify local sub-horizontal fractured zone. This type of structures may apply to aquifers for which traditional models fail like the Plœmeur hard-rock aquifer (Brittany). We then study the contribution of age data for characterizing complex heterogeneous systems and their resource. Emerging from concentration measurements, these data are classically used in fairly homogeneous models to quantify recharge. Yet, we reconsider their sensitivity and show that, considering the properties uncertainty in complex systems, they can be used to quantify the velocity field structure rather than its magnitude. Carrying out a more general thought about their information content, we also show that being integrative data, a sole data cannot identify flow model and the associated residence time distribution. This results in plenty of consistent models, yet inadequate for predicting e. G. The exponential model. We finally propose ways to counteract this difficulty using spatial and temporal distribution of data.