Traçage dans le karst de la fontaine de Vaucluse

:Traçage  dans le karst de la fontaine de Vaucluse

Partie torique

Introduction :

Le traçage en bref :Le traçage artificiel est une méthode d’investigation et de contrôle fondamentale pour la gestion et la préservation de la ressource en eau et la protection de l’environnement. Elle consiste à injecter dans le milieu hydrique – naturel, mais également aménagé, et même en milieu industriel – des marqueurs dont les propriétés de fluorescence ou le caractère salin, par exemple, vont permettre de tracer les circulations et les trajets des eaux, de leur charge dissoute et des polluants, leurs temps de séjour et de transit, etc. Les questions que l’on tente le plus souvent de résoudre à l’aide des traceurs sont : Où s’écoule l’eau ? D’où vient-elle ? Y a-t-il une liaison hydraulique entre deux points donnés ? Comment des substances (notamment les polluants) se propagent-elles dans l’eau ? La mise en œuvre de traceurs artificiels est souvent la seule possibilité de prouver de manière indubitable un phénomène hydrogéologique concret.

         Historique : utilisation ludique et spéléologique, plus récemment scientifique avec le développement de nouvelles méthodes de détection :
 - 1er essai de coloration connu se serait déroulé en 1887 à la perte du Danube (détection visuelle)       

 - 1er traçage avec analyse fluorimétrique (1950) notamment dans le Jura ou le Quercy

 - 1er multitraçage à plusieurs colorants (1970)

- L’Objectifs : elle reste la seule possibilité de prouver de manière indubitable un fait concret (relation hydraulique entre un point et un autre) à travers le marquage et le cheminement des eaux souterraines.

- les principales applications des techniques de traçages sont :

- la caractérisation des systèmes hydrogéologiques naturels, l’estimation de leurs ressources en eau, 

- la délimitation des aires d’alimentation et des périmètres de protection des ouvrages d’alimentation en eau potable (AEP), 

- les études d’impact des rejets de stations d’épuration dans le milieu naturel (selon l’arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées…), 

- les études préalables à la réalisation des Zones de Rejet Végétalismes (EPNAC, 2013), 

- les études de propagation des pollutions souterraines existantes ou potentielles, 

- le dimensionnement des puits de dépollution et barrages hydrauliques à la pollution, 

- les études géotechniques (infiltrations, fuites d’ouvrages…), 

- les circulations d’eau et pollutions en milieu industriel.

-Méthodologie de tracage :

A : Étude géologique et hydrogéologique détaillée

B : Établissement d’un protocole de traçage + plan de prévention

C : Réalisation d’un multi traçage : dans les pertes en basses eaux et sur le plateau en hautes eaux

D : Interprétation des données

-Protocole de traçage:

•      Où et comment on injecte ?

•      Quand doivent se faire les injections ?

•      Quels traceurs et dans quelles proportions ?

•      Comment doit-on assurer le suivi de la restitution ?

•      Quels points doit-on surveiller, sur quelle période de temps et avec quels moyens (visuel, manuel, en continue…).

Partie pratique:

Zone d’étude : France / la Fontaine de Vaucluse.

- Introduction :

La Fontaine de Vaucluse est la plus importante source

Karstique de France. Une synthèse sur la géologie et

L’hydrogéologie du système karstique de la Fontaine de

Vaucluse a été réalisé par PUIG (1990). Le bassin

D’alimentation proposé était alors de 1115 km2.

D’après la banque de données HYDRO, le débit moyen

sur les 40 dernières années est de 18,5 m3/s .

-Nouveaux traçages sur la Fontaine de Vaucluse :

La Fontaine de Vaucluse est la plus importante source karstique de France et l'une des premières au monde (18,5 m3/s en moyenne).

En 2004, le bureau d'études EKS Hydrogéologie a réalisé un traçage entre les pertes de la Nasique et la Fontaine de Vaucluse.

En 2005, nous avons réussi un nouveau traçage de 66,7 km entre la perte de Saint-Donat et la Fontaine de Vaucluse. Ce traçage est le plus long d'Europe.

En 2008, EKS (Bruno Ducluzeau) a réalisé un traçage de 42 km entre la "perte du Clavons" et la Fontaine de Vaucluse.

-        Traçage de 66.7 km dans le karst de la fontaine de Vaucluse :En mars 2005, une injection dans la perte de la Chapelle Saint-Donat a montré que le karst situé à quelques kilomètres de la Durance appartenait au bassin d’alimentation de la Fontaine de Vaucluse. La première détection du traceur a eu lieu 70 jours Après l’injection, soit une vitesse maximale de 40 m/h. La vitesse modale a été de 33 m/h. Ce traçage sur une distance de 66,7 km est le plus long d’Europe. En août 2005, un traçage a caractérisé la relation entre le gouffre de Fontaine de Vaucluse et le puits de captage communal.

-La méthodologie utilisée pour les traçages :

 est décrite par DUCLUZAUX (2001). Le traceur employé est l’ion

Iodure, qui est mesuré en continu et in situ par des capteurs

Chimiques. Le seuil de détection d’une variation de la

Concentration en iodure est inférieure à 0,01 μg/l. La

Concentration en iode total a été mesurée par 23 analyses

Par ICP/MS. La moyenne est 2,5 μg/l.

Les deux premières injections dans le gouffre de

Fontaine de Vaucluse ont permis de caractériser la liaison

entre les pertes du gouffre et les résurgences pérennes, dont

La source du Pagodon. Cette source a donc été le point de

Surveillance des 3 traçages suivants à partir du plateau de

Vaucluse. Pour ces traçages, aucun autre point d’eau n’a été

Surveillé.

Résultats :

       - 5 appareils indépendants.

       - courbes de restitution similaire.

      - Débit 6 a 10 m3/h.

      -  Distance : 66.72 km.

      - Temps de première arrivée : 70 jours après l’injection.

      -  Vitesse maximale : 39.8 m/h.

      -Vitesse moyenne : 31.9 m/h.

      -Quantité de traceur 6.2 kg.

      -Nombre de peclet : 255.

      -Volume tracé : 100 106 m3.

      - Diamètre tracé : 43 m.

     - Tous les traçages validés du karst de Vaucluse montrent un diamètre tracé de l’ordre de 40-44 m.        

      Cette valeur semble une caractéristiques intrinsèque au karst.

Conclusion :

Le traçage sur une distance de 66.7 km est le plus long d’europe. Avec ces trois traçages. Le bassin d’alimentation de la fontaine de vaucluse attient 1210 km2.

-le bassin d’alimentation pourrait s’étendre a l’est de la rivière Durance. Ce la période du messénien (- 5.9 a – 5.3 Ma)

-le drain principal du karst de Vaucluse pourrait être une paléo Durance.

-le traceur iodure. Naturel. Incolore et ingrédient alimentaire. Et probablement de santé humaine nous recommandons d’arrêtes l’utilisation de produit chimique artificiels (fluorescéine..) dans les eux souterraines.