Le suivi optique des eaux souterraines pour caractériser à haute fréquence les processus de transferts d'eau dans les aquifères karstiques

High frequency optical groundwater monitoring to characterize infiltration dynamics and water transfer in karst aquifers

• Auteur / Autrice : Lucile Justy
• Direction : Christelle Batiot-guilhe
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : STE-Sciences de l'Eau
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : HSM - Hydrosciences Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Eau, Ressources, Territoires

Mots clés

Mots clés libres

Hydrogéologie

Qualité de l'eau

Matière organique

Traçage naturel

Karst

Hydrogeology

Water quality

Organic matter

Natural tracing

Karst

Résumé

Les aquifères karstiques constituent une ressource en eau stratégique à l'échelle mondiale, qui est cependant très vulnérable aux pollutions de surface, diffuses ou ponctuelles à l'échelle du bassin d'alimentation. Cette vulnérabilité à la pollution nécessite de bien connaître les modalités de transferts de l'eau dans ces milieux complexes pour améliorer notre capacité de prédiction d'évolution de la qualité de la ressource en eau. Dans ce contexte, ce projet de thèse propose de développer de nouvelles méthodes d'interprétation des signaux optiques multi-spectraux de sondes in-situ pour caractériser à haute fréquence les transferts de matière organique dans les aquifères karstiques. Cette information sera croisée avec d'autres variables physico-chimiques ou hydrodynamiques pour caractériser les transferts d'eau dans la zone d'infiltration et la zone noyée des aquifère karstiques. Les méthodes d'interprétation des signaux optiques seront développées à partir des données des observatoires labellisés par le CNRS, le SO MEDYCYSS (source du Lez) et le SO de la Fontaine de Nîmes, deux sites d'observation du SNO KARST qui est lui-même intégré dans l'Infrastructure de Recherche OZCAR. Ce doctorat sera réalisé dans le cadre du projet PEPR Exploratoire Onewater/K3 (2023-2027, « Impact des changements globaux sur la ressource en eau des socio-hydrosystèmes karstiques : Vulnérabilité, Sensibilité et Gestion »). Les développements profiteront de l'approche pluridisciplinaire proposée dans ce projet pour construire de nouveaux indicateurs/ proxy de la qualité de l'eau, couplant des variables issues de l'interprétation des signaux optiques aux variables hydrodynamiques, physico-chimiques et microbiologiques. Ces indicateurs seront testés pour alimenter un système d'alerte précoce renseignant sur la qualité de l'eau du système karstique du Lez.

Karst aquifers are a strategic water resource on a global scale, but one that is highly vulnerable to surface, diffuse or point source pollution at the scale of the catchment area. This vulnerability to pollution means that we need to know how water is transferred in these complex environments in order to improve our ability to predict changes in quality of the water resource. In this context, this thesis project proposes to develop new methods for interpreting multi-spectral optical signals from in-situ probes in order to characterise highfrequency transfers of organic matter in karstic aquifers. This information will be crossreferenced with other physico-chemical or hydrodynamic variables to characterise water transfers in the infiltration zone and the drowned zone of karstic aquifers. Methods for interpreting optical signals will be developed using data from observatories approved by CNRS, the MEDYCYSS observatory (Lez spring) and Fontaine de Nîmes observatory, two experimental sites belonging to SNO KARST, itself part of the OZCAR research infrastructure . This PhD will be carried out as part of the PEPR Exploratory Onewater/K3 project (2023-2027, « Impact of global changes on the water resource of karst sociohydrosystems: vulnerability, Sensitivity and Management »). Developments will take advantage of the multidisciplinary approach proposed in the K3 project to construct new proxy indicators of water quality, combining variables derived from the interpretation of optical signals with hydrodynamic, physico-chemical and microbiological variables. These indicators will be tested to feed an early warning system providing information on water quality in the Lez karstic system.