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)