Comprendre la dynamique des hydrosystèmes côtiers

Le projet DEMEAUX Roussillon est un projet opérationnel dont l’objectif général consiste à améliorer la gestion de la ressource en eau souterraine sur l’aquifère du Roussillon, très sollicité pour les besoins humains. Cet aquifère est situé entre mer et montagne à l’extrémité Ouest de la région Occitanie dans des terrains d’âge Plio-Quaternaire principalement et a la particularité de se prolonger largement en mer sous les cortèges sableux du prisme sédimentaire Holocène. Il offre donc une forte exposition au milieu marin dans toute sa terminaison Est.

Le projet s’organise autour (i) de travaux de géologie sédimentaire, de géophysique en forage et d’imagerie géophysique afin mieux contraindre les limites de l’aquifère et ses architectures sédimentaires internes non triviales, (ii) de travaux d’hydrogéologie pour compléter les connaissances actuelles sur les flux hydrauliques souterrains et de surface intervenant au sein de ces géométries complexes, (iii) de travaux en dynamique littorale pour quantifier les interactions très mal connues entre domaine marin (vagues, courant, transformations morphologiques du paysage littoral) et réponse hydraulique de l’aquifère, (iv) de travaux sur la prise en compte des effets anthropiques sur le système, en particulier au niveau des comportements des usagers vis à vis de la ressource en eau, (v) du développement final d’un « modèle » hydrogéologique intégrant les architectures, les flux hydrauliques souterrains, l’effet du domaine marin et celui de l’homme, afin de mettre en place un outil de prédiction réaliste de la dynamique de l’aquifère.

Le laboratoire Géosciences-Montpellier intervient dans ce projet à de nombreux niveaux, par exemple pour la caractérisation des flux hydrauliques souterrains par imagerie de puits, la caractérisation des architectures sédimentaires par la réalisation de profils d’imagerie géophysique (gravimétrie, géo-radar, …) à grande échelle ou sur des objets plus petits mais complexes comme la plage, la quantification de l’impact de l’érosion du trait de côte sur la modification de la dynamique des puits situés en zone littorale (dans quelle mesure doit-on préserver le lido sableux pour maintenir une barrière naturelle contre l’entrée d’eau salée dans le système ?) et plus généralement la quantification des phénomènes météo-marins susceptibles d’impacter l’aquifère dans sa partie sous-marine ou à l’interface entre terre et mer. De plus, c’est un projet transversal permettant de mettre en œuvre les nombreuses compétences existant au laboratoire, notamment au sein des équipes Transferts en milieux poreux, Dynamique des processus de surface et Géophysique et société.

Le projet est donc relativement ambitieux. S’il est évident qu’il s’inscrit dans une démarche d’ingénierie, il doit faire face à quelques questions académiques assez épineuses. Parmi celles-ci, on doit mentionner la question des interactions complexes entre zone littorale et limite de l’aquifère. La figure ci-dessous représente les différents types de mécanismes qui peuvent être amenés à modifier la dynamique de l’aquifère.

Tout d’abord, les vagues et l’ensemble des perturbations de la surface libre marine (marée, surcôte de tempête, infra-gravité,…) sont des ondes de natures très différentes qui peuvent potentiellement se propager au sein du milieu poreux que constitue le cordon dunaire et venir interférer avec la dynamique du niveau d’eau dans les puits côtiers. Sur cette question, on sait seulement que les instruments en forage enregistrent la marée terrestre, et éventuellement la marée océanique. D’autre part, les vagues se propageant vers la côte induisent des champs de contraintes horizontales (les mêmes qui sont susceptibles pendant les tempêtes de bloquer les eaux à la sortie des fleuves et induire l’inondation de la plaine fluviatile) qui vont se propager au sein de l’aquifère et en modifier potentiellement les propriétés physiques, et donc les écoulements. Sur ce sujet, la recherche est balbutiante. Enfin, il est clair que les vagues et les courants littoraux induisent des flux lents de masse d’eau du domaine marin vers l’aquifère, assurant au passage l’advection-diffusion de sel. Mais on sait très mal quantifier de tels phénomènes lorsque celui-ci est piloté par les phénomènes météo-marins.

Le laboratoire Géosciences Montpellier a déjà contribué à la recherche sur différents types d’interactions souterraines entre mer et continent. Lofi et al (2013) ont montré l’existence de flux souterrains à l’échelle du système de la marge passive. À l’échelle de la plage, Sous et al (2016) ont caractérisé la dynamique des eaux souterraines lors de cycles courts (marée, tempête) de variations du niveau marin. Mais il reste beaucoup à faire pour comprendre toutes les subtilités de la perturbation des niveaux d’eau dans les forages côtiers sous l’influence de la mer et des processus hydro-morphodynamiques littoraux. C’est notamment ce que DEMEAUX permettra de faire d’ici 2019.

Lofi, J., Pezard, P., Bouchette, F., Raynal, O., Sabatier, P., Denchik, N., Levannier, A., Dezileau, L. and Certain, R. (2013) Integrated Onshore‐Offshore Investigation of a Mediterranean Layered Coastal Aquifer. Groundwater, 51(4):550–561.
doi:10.1111/j.1745-6584.2012.01011.x
Sous, D., Petitjean, L., Bouchette, F., Rey, V., Meulé, S., Sabatier, F. and Martins, K. (2016) Field evidence of swash groundwater circulation in the microtidal Rousty beach, France. Advances in water resources, 97:144–155 doi:10.1016/j.advwatres.2016.09.009