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

3

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

5

Chronique des différents traceurs pour « dater » les eaux récentes

Des traceurs pour approcher cette distribution

6

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

cerL

PM, 2

012:

An

Exc

el®

Wor

kboo

k fo

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etin

g G

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Tec

hniq

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and

Met

hods

4-F

3, J

ürge

ns, B

öhlk

e, E

bert

s

8

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.

9

Comprendre les écoulements

Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?

Prédire les temps de renouvellements

10

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)

19

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

22

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

26

Position du problème: pourquoi caractériser les TTDs ?

27

Comprendre les écoulements

Tra

cerL

PM, 2

012:

An

Exc

el®

Wor

kboo

k fo

r Int

erpr

etin

g G

roun

dwat

er A

ge D

istri

butio

ns f

rom

Env

iron

men

tal T

race

r D

ata,

Tec

hniq

ues

and

Met

hods

4-F

3, J

ürge

ns, B

öhlk

e, E

bert

s

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

28

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

31

Contrôle des écoulements : topographie vs. recharge

32