Données d’âge de l’eau pour caractériser les circulations souterraines. Jean-Raynald de Dreuzy, Pauline Gueutin-Rousseau, Jean Marçais, Zahra Thomas, Tamara Kolbe. Géosciences Rennes, CNRS, France
Les distributions de temps de transit dans
les aquifères
Les temps de transit dans un aquifère
Winter, T. C., Harvey, J. W., Franke, O. L. & Alley, W. A. Ground Water and Surface Water: A Single Resource (US Geological Survey, 1998); http://pubs.usgs.gov/circ/circ1139/pdf/circ1139.pdf
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Les temps de transit dans un aquifère: la réalité, une distribution
4 Winter, T. C., Harvey, J. W., Franke, O. L. & Alley, W. A. Ground Water and Surface Water: A Single Resource (US Geological Survey, 1998); http://pubs.usgs.gov/circ/circ1139/pdf/circ1139.pdf
Des traceurs pour approcher cette distribution
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Chronique des différents traceurs pour « dater » les eaux récentes
Des traceurs pour approcher cette distribution
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Ccfc(t-tN) Ccfc(t-t1)
Que mesure-t-on?
La TTD
Position du problème:
Pourquoi caractériser les TTDs ?
Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
Comprendre les écoulements
Tra
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PM, 2
012:
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Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
Wang J.-Z. et al. (submitted), On the use of late-time peaks of residence time distributions for the characterization of hierarchically nested groundwater flow systems, Journal of Hydrology.
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Comprendre les écoulements
Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
Prédire les temps de renouvellements
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Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
11
Prédire les temps de renouvellements Exemple: L’inverse Gaussienne
Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
12
Prédire les temps de renouvellements Exemple: L’inverse Gaussienne
Evaluation du pouvoir prédictif des LPMs:
Application à l’aquifère cristallin de Plœmeur
Un modèle synthétique 3D de l’aquifère de Ploemeur
Plœmeur granite
Guidel granite
N20 Fault
Contact zone
Micaschists
3 km
4 km
500 m
Leray S. et al. (2012), Contribution of age data to the characterization of complex aquifers, Journal of Hydrology.
14
Accès aux TTDs partout dans l’aquifère…
15
La TTD
1)
2)
Ainsi qu’aux concentrations et aux temps
de renouvellement!
Calibration de modèles « LPMs » sur les concentrations synthétiques
16
Prédiction du temps nécessaire au renouvellement de 25% du volume
17
Des TTDs à l’organisation des écoulements : Application sur le site de Pleine-Fougères
Hypothèses de départ
▪ Temps de résidence faibles faible épaisseur de l’aquifère, faible perméabilité de la roche mère et peu de recharge
▪ Distance moyenne de transport plus courtes en amont qu’en aval
▪ Ecoulements contrôlés par la topographie
Wang J.-Z. et al. (submitted)
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Un modèle synthétique 3D de l’aquifère de Pleine-Fougères
Roche saine
N
~11 m
~49 m
Kolbe et al., 2016
Kolbe. et al. (submitted), Dominance of local flows and extended transit times in shallow aquifers, Journal of Hydrology. 20
Les TTDs sur le site de Pleine-Fougères
▪ Distributions continues
▪ Type exponentielle zone de convergence
▪ Zone de transition distribution bimodale
MTT = 42 y
MTT = 35 y
MTT = 55 y
Kolbe et al., 2016
21
Distances hydrogéologiques
Mélange important sur des distances < 1km seulement des écoulements locaux
▪ Distances hydrogéologiques plus courtes à l’aval impact de la rugosité de la topographie
▪ Distances relativement courtes < 1 km
Kolbe et al., 2016
DM = 400 m
DM = 600 m
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Similitudes entre les deux sites
▪ Des TTDs continues et peu complexes
▪ Des MTDs relativement longs et du même ordre de grandeur
23
Conclusions
Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
25
Prédire les temps de renouvellements
TTDs et prédictions
▪ LPMs deux paramètres toujours bonnes prédictions ?
50%
θ = 3.3 y
Prédictions
Marçais et al., 2015
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Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?
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Comprendre les écoulements
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012:
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TTDs et écoulements
Ploemeur Pleine-Fougères
Confiné Libre
Anthropisé (pompage) Naturel
Moyennement profond Surface
Distributions similaires
Particularité de ces deux sites besoin de comparés avec plus de sites
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Traceurs environnementaux et gamme de datation
29
Merci
Conclusions sur le site de Pleine-Fougères
MTT = 56 y
ML = 600 m
MTT = 65 y
ML = 600 m MTT = 45 y
ML = 400 m
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Contrôle des écoulements : topographie vs. recharge
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