MORFOLOGIA KARSTICA

H2O + CO2 + MeCO3 (CO2 , nH2O) + MeCO3 2 HCO3- + Me2+

Disolución / Precipitación de los carbonatos

CaCO3

H2O

Phases

liquido

gas

solidó

Producción CO2

en los suelos

Roca carbonata

lluvia

CO2

CO2 CO2 profundo

ADAPTACION del KARST a un DESCENSO del

NIVEL de BASE REGIONAL

DISOLUCION

PRECIPITATION

H2O + CO2 + MeCO3 (CO2 , nH2O) + MeCO3 2 HCO3- + Me2+

+ = potencial de KARSTIFICACION

El motor de la disolución

El solvente : agua + CO2

Dis

solu

tion

ka

rstiq

ue

sp

éci

fiqu

e (

m3 .

km-

2 .a

n-1)

0

100

Lame d’eau écoulée (mm.an-1)

Evolucion del karst

0 1600

Para una solución no saturada solución no saturada Con respecto a la calcita o de la dolomita IsCal, IsDol < 0

Disolución de MeCO3 = f (pCO2, tipo de roca)

de unas horas a unos días para Me = Ca …de unos días a semanas para Me = Mg

Disolución del CO2 en agua

… en unos minutos

De-gasificación en CO2 … en unas horas

Para una solución sobre-saturadasolución sobre-saturada Con respecto a la calcita o dolomita IsCal, IsDol > 0

evacuación de los elementos disueltos

El corriente de agua El corriente de agua renovación del agua

falta que existe falta que existe un gradiente hidráulicoun gradiente hidráulico

controlado por la tectonica regional + la altura del nivel de base (mar o rio)

Aportación suplementario de Aportación suplementario de COCO22 et/o de agua al SK et/o de agua al SK

SK que tienen la altura de la SK que tienen la altura de la zona de alimentación encima zona de alimentación encima

del limite de los árbolesdel limite de los árboles

ZONE DE DECOMPRESSIONSUPERFICIELLE

SOUS-SYSTEME

SYSTEME DRAINANT

1 - SURFACE PIEZOMETRIQUEEN PERIODE DE CRUE

2 - SURFACE PIEZOMETRIQUEEN PERIODE D'ETIAGE

1

2

Modelo 1 : conductos y bloques fracturados

VER représentativo

diferentes modelosdiferentes modelos1) Modelos estructurales

Modelo 2 : Doble continuumconductos y bloques micro-fracturados

VER no représentativo

Modelo 3 :discontinuo, con conductos y cavidades

EpikarstZona de infiltracion

Zona saturada

fuente

ImpluviumVER no representativo

2) Modelo de comportamiento

Représentation du système karstique d’après Mangin (1975) et Bakalowicz et Mangin (1980)

Karst jurassien Karst vauclusien

Karst unaire  :

identité du système karstique

(=impluvium) et de l’aquifère

karstique

Karst binaire  :

le système karstique (=impluvium)

plus étendu que l’aquifère

karstique

Comportamiento del modelo con conductos y cavidades

Corrélogramme simple

Analyses Corrélatoires et Spectrales

1)1) dans le dans le temps temps ::le corrélogramme (en t)

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-60 -40 -20 0 20 40 60

Corrélogramme croisé

r(xy)

k (jours)-k (jours)

Corrélogramme croisécorrélation entre une chronique d’entrée

et une chronique de sortie, pour des temps décalés de k

Troncature m ≤ n/3Effet mémoire

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 25 50 75 100 125

Corrélogramme simple

k (jours)

r(k)

Em =34 j

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-60 -40 -20 0 20 40 60

Fontestorbes

Baget

Aliou

r(xy)

k (jours)-k (jours)

Analyse corrélatoire et spectrale : exemples de corrélogrammes croisés

0

2

4

6

8

10

12

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Tr = 29 j

fc = 0.15

Spectre simple

f

S(f)

2.1. Analyse spectrale simple Décomposition de la variance totale pour différentes fréquencesDémonstration des phénomènes périodiques et tendance à long terme

2) en 2) en fréquencefréquence : : le spectre de densité de variance (1/t)

Tendance à long terme

168

Fc : Fréquence de coupure = 0,15à partir de laquelle le spectre est nul ou négligeable

2.2. Analyse spectrale croisée covariance entre les fonctions d’entrée et de sortiemontre la dépendance entre l’entrée et la sortie à différentes échelles de temps

Cas Pentes des droites Position de la rupture Interprétation

A 2 > 1

Fortspourcentages

- Mise en fonctionnement de trop-plein- Fuites vers un autre système- Stockage momentané- Fuites ou débordement de la station de jaugeagelors des hautes eaux

B 2 < 1

- Apports en provenance d'un autre système- La station de jaugeage prend en compte lors des

crues des écoulements n'appartenant pas ausystème

C 2 < 1 Faibles - Apports d'une réserve issue d'un cycle antérieur

D 2 > 1pourcentages - Constitution d'une réserve

E2 > 13 < 2

Double rupture - Piégeage d'une réserve lors de la décrue etrestitution au cours du tarissement

Cumulated %

1

2

Q

Méthode des débits classés

Analyse de la courbe de récessionAnalyse de la courbe de récession (Mangin, 1971)(Mangin, 1971)

Q =Qinf + QZN

Q = QZN = QR0 e-t

Loi de Maillet = coef. Tarissement

QRO = Vol. réserves, écoul. de base

ZI

ZNLog Q

= 1/ti coef. d’infiltration (V moy d’inf.)= coef. hétérogénéité de l’inf.

ZN

k

i

00

0,5

1

0,5

0,25

SK complexes

SK karstifiés à amont, retard inf.

Karst très dév., ZN peu importante

Karst très dév., ZN importante

Classification des SK :Classification des SK :

- k = coefficient de régulation de l’aquifèrek = coefficient de régulation de l’aquifère capacité du système à stocker les pluies et les restituer au cours du temps

- i = coefficient de retard à l’infiltrationi = coefficient de retard à l’infiltration donne une idée du degré de Karstification du système

transit

d

V

Vk

transit

d

V

Vk

t

ti

1

1

Distribution de fréquence de la minéralisation Distribution de fréquence de la minéralisation (Bakalowicz, 1979)

Poreux

non karstique

Fracturé non karstique

Karstique

Très k

arstique

CondElect

µS/cm

- Traceurs du temps de séjour dans l’aquifère- Traceurs du temps de séjour dans l’aquifère

moins de 3 semaines : équilibres calco-carboniques (ISc < 0)équilibres calco-carboniques (ISc < 0)

quelques mois : SiO SiO22, Mg, Na , Mg, Na

quelques années : 33HH

- Traceurs des origines (sources)- Traceurs des origines (sources)

- évolution près de la surface (sol, épikarst) :

forte pCO pCO22 et forte teneur en Cl Cl, faibles teneurs en K et SOK et SO44

- long contact avec remplissages : SiOSiO22, Na, K, Na, K (argiles), MgMg ( dol.)

- altitude de recharge du SK : isotopes du milieu (1818O et O et 22HH)

- activités humaines : NONO33, K, SO, K, SO44, Cl, Cl

- Traceurs des conditions d’écoulement souterrain- Traceurs des conditions d’écoulement souterrain

Traceur du dégazage (écoulement diphasique dans la ZI, écoulement à

surface libre) : équilibres calco-carboniques (ISc> 0 et faible pCOISc> 0 et faible pCO22)

TRACAGE NATURELTRACAGE NATUREL

80 à 95 % de la minéralisation dissolution de la roche carbonatée

(Ca2+, Mg2+ et HCO3-) : Chimie des carbonatesChimie des carbonates (pCO2, IScalcite, ISdolomite)

Vasque etancien captage

Nouveau captageet forage

Conduit karstique

Niveau de débordement

Variation des réserves

Q pompé

Exemple de gestion active : source du Lez (Montpellier)