Défense de thèse de doctorat en sciences géologiques

Flow and transport characterization in vadose and phreatic zones of karst aquifers. (Experimental approaches in Givetian limestones of south Belgium)

Jury

Johan Yans (UNamur - Président), Vincent Hallet (UNamur - Promoteur), Olivier Kaufmann (UMons), Marnik Vanclooster (UCL), Pascal Goderniaux (UMons), Hervé Jourde (UMontpellier)

Résumé

Les aquifères karstiques représentent l’une des ressources en eaux souterraines majeure de notre planète, alimentant près de 25% de la population mondiale. Ces aquifères carbonatés, très spécifiques de par l’existence de formes de dissolutions, présentent une hétérogénéité de comportement hydrogéologique complexe à appréhender par des moyens classiques. Cette thèse de doctorat avait pour objectif d’étudier ces phénomènes d’écoulements grâce à l’existence même de ces cavités karstiques, qui offrent une opportunité unique d’étudier ces systèmes de l’intérieur. Ce faisant, utilisant la connaissance spéléologique des réseaux, des méthodes basées sur le monitoring in-situ ont été mises en œuvre lors de ce projet. Cette approche a été réalisée dans l’aquifère karstique des calcaires du Givetien, au sud de la Belgique. Cet aquifère présente un très grand nombre de phénomènes karstiques, dont deux des plus grands réseaux d’écoulements souterrains du pays : le système karstique de Han-sur-Lesse et le système karstique de la Lomme. Ces systèmes ont été choisis comme sites d’étude afin d’implémenter deux approches.

D’une part, une approche centrée sur l’étude de la zone saturée du karst (ou phréatique), c’est-à-dire la partie de l’aquifère constamment saturée en eau et où siègent d’importants écoulements souterrains. Les méthodes de monitoring en grottes et d’essais de traçage ont permis d’appréhender le fonctionnement complexe des écoulements de la Wamme et de la Lomme souterraine dans le système karstique de la Lomme.

D’autre part, une approche focalisée sur la zone non-saturée a été réalisée. Cette zone, également appelée zone vadose, est importante car elle constitue la transition entre la surface et la nappe phréatique et est donc le support des écoulements provenant de la surface (pluies, neiges, activités anthropiques). L’accès aux cavités karstiques a permis de mesurer les phénomènes de transport et de stockage de l’eau d’infiltration au sein de cette zone superficielle de l’aquifère. Cette démarche a permis de caractériser et de quantifier les processus de recharge la nappe phréatique ainsi que d’en estimer la vulnérabilité face à une éventuelle pollution en provenance de la surface.

La démarche menée lors de cette thèse de doctorat prenait part à un projet d’une portée plus large, visant à caractériser les processus hydrogéologiques au sein de la zone non-saturée des aquifères karstiques par une approche multidisciplinaire et multi-échelle. Le projet Karst Aquifer ReseArch by Geophysics (KARAG), vise à la complémentarité d’une approche hydrogéologique et d’une approche de géophysique de surface menée en parallèle dans le cadre d’une seconde thèse (plus d’informations sur http://www.karag.be).

La défense est publique

Télecharger : vCal