Evaluation de l’état quantitatif des masses d’eau …infoterre.brgm.fr/rapports/RP-62956-FR.pdfEvaluation de l’état quantitatif des masses d’eau souterraine côtières de

Partenariat 2013 – Domaines Savoirs – Action 22

Evaluation de l’état quantitatif des masses d’eau souterraines côtières de La Réunion : interprétation des données

Rapport final

V.Petit (BRGM), C. Leforgeais (stagiaire EOST)

Décembre 2013

Document élaboré dans le cadre de : La Directive Cadre sur l’Eau

AUTEURS

V. PETIT, hydrogéologue (BRGM), [email protected]

C. LEFORGEAIS, (stagiaire EOST)

CORRESPONDANTS

Onema : Céline NOWAK, [email protected]

MEDDE/DEB : S. Bonneville, [email protected]

Partenaire : Laurence GOURCY, correspondante Onema (BRGM), [email protected]

Partenaire : Julien Bonnier, correspondant Office de l’eau Réunion, [email protected]

Droits d’usage : Accès libre

Niveau géographique : National

Couverture géographique : DOM , La Réunion

Citations locales : Masses d’eau littorales de La Réunion

Niveau de lecture : Professionnels, experts

mailto:[email protected]

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Titre du rapport Rapport final

Auteur(s)

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RÉSUMÉ

Pour disposer d'indicateurs de suivi des aquifères côtiers plus fiables qu'actuellement, un programme de mesures in situ a été mis en place en 2012 0 La Réunion sur 8 sites choisis en concertation avec l'Office de l'eau Réunion :

P6 Ermitage (12265X0027/P6),

Petite Ravine (12266X0041/PIEZO),

P5 Grande Ravine (12266X0080/P5),

PIB5A (12287X0057/PIB5A),

PIB4C (12287X0114/PIB4-C),

PIB5B (12287X0115/PIB5B),

PIB5D (12287X0117/PIB5-D),

P11 Aval Pierrefonds (12288X0078/P11).

Les paramètres suivis sont le niveau piézométrique, la conductivité électrique et la température. Des données complémentaires (marée, niveau piézométrique, précipitation, pompage) ont été utilisées.

L'influence de la marée, à court terme (heure, jour) et moyen terme (mois, saison), est visible sur tous les points. Les fortes précipitations des cyclones Dumile et Felleng ont eu une influence marquée sur les niveaux, la conductivité et la température dans le piézomètre P5 Grande Ravine. Des influences différentes (conductivité et température) ont été identifiées en fonction de la profondeur dans le piézomètre. Ailleurs, l'influence est peu marquée. Les températures sont stables entre 18 et 22 °C (à l'exception du cas de P5 Grande Ravine qui présente des écarts de 5 °C pendant les épisodes cycloniques). L'influence des pompages n'a pas été identifiée dans les piézomètres à l'exception de la Plaine du Gol.

Des recommandations ont été formulées pour le suivi des aquifères côtiers sur ces sites expérimentaux.

MOTS-CLÉS : INTRUSION EAU SALÉE, AQUIFÈRE CÔTIER, NIVEAU EAU, CONDUCTIVITÉ

ÉLECTRIQUE, LA RÉUNION.


Auteur(s)

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STATE OF COASTAL GROUNDWATER WATERBODIES : ASSESSMENT AND DATA

INTERPRETATION.

KEY WORDS : SALT WATER INTRUSION, COASTAL AQUIFER, PIEZOMETRIC HEAD, ELECTRIC

CONDUCTIVITY, LA RÉUNION.


Auteu(s)

SYNTHÈSE POUR L’ACTION OPÉRATIONNELLE Pour disposer d'indicateurs de suivi des aquifères côtiers réunionnais plus fiables qu'actuellement sur les intrusions salines, un programme de mesures in situ a été mis en place en 2012 dans 8 piézomètres, choisis en concertation avec l'Office de l'eau Réunion : - P6 Ermitage (12265X0027/P6), - Petite Ravine (12266X0041/PIEZO), - P5 Grande Ravine (12266X0080/P5), - PIB5A (12287X0057/PIB5A), - PIB4C (12287X0114/PIB4-C), - PIB5B (12287X0115/PIB5B), - PIB5D (12287X0117/PIB5-D), - P11 Aval Pierrefonds (12288X0078/P11).

Les paramètres suivis sont le niveau piézométrique, la conductivité électrique et la température. Le pas de temps d'acquisition des données est court (12 mn). Des données complémentaires (marée, niveau piézométrique, précipitation, pompage) ont été utilisées. L'influence de la marée, à court terme (heure, jour) et moyen terme (mois, saison), est visible sur tous les points. La recharge diffuse lors des cyclones Dumile et Felleng au début 2013 est globalement peu visible dans ces aquifères très transmissifs où la mer joue le rôle de potentiel imposé. Le piézomètre P5 Grande Ravine y fait exception car une partie de sa recharge est localisée depuis des pertes probables de la rivière Grande Ravine à proximité : Les fortes précipitations des deux cyclones ont eu une influence marquée sur les niveaux (1.5 m), la conductivité (50 000 à 520 µS/cm à – 31 m NGR) et même la température (5 °C). Les chroniques synchrones à pas de temps courts niveaux piézométriques et conductivité électrique permettent de distinguer le transfert de pression du transfert de masse, à des profondeurs différentes. Les températures sont stables entre 18 et 22 °C (à l'exception du cas de P5 Grande Ravine pendant les épisodes cycloniques). L'influence des pompages à court terme à proximité de P5 Grande Ravine et de Petite Ravine n'a pas été identifiée dans ces ouvrages. Au Gol, l'influence des pompages avaient été montrée sur les chroniques 2012 (BRGM/RP-61834-RP). Il ne faut pas exclure une influence moyen et/ou long terme des pompages sur les différents ouvrages qui pourra être mise en évidence ou non suite à plusieurs trimestres de suivi. Le suivi des aquifères côtiers doit en priorité servir à positionner la (ou les) interface(s) eau douce / eau salée qui se déplace(nt) dans le temps et dont la géométrie est complexe. Les moyens à mettre en œuvre sont le suivi de la conductivité (éventuellement à plusieurs profondeurs), du niveau piézométrique à des pas de temps de mesure courts (inférieurs à 30 mn) et la réalisation de logs de conductivité périodiques (3 mois). Sur les sites expérimentaux de La Réunion, il est proposé de conserver le même suivi car les données apportent des informations pertinentes et aucune redondance n’a été relevée. Le piézomètre du Gol sera équipé dans le cadre du suivi de l'usine du Gol. Il est primordial que le suivi par l'Office de l'eau Réunion soit envisagé comme permanent pour observer les tendances à plus long terme en vue d’estimer l’influence pluri-annuelle des pompages sur l’avancée de l’intrusion saline par exemple. La fréquence de mesure doit être courte (12 mn en harmonie avec le reste du réseau de l'Office de l'Eau Réunion) du fait de la forte influence de la marée sur les niveaux et la conductivité. En plus de la mesure du niveau piézométrique et de la conductivité, le rôle plus spécifique du suivi par ouvrage sera le suivant : le P6 Ermitage permettra un suivi de l'interface de l'intrusion saline sans influence des pompages, le P5 Grande Ravine les échanges nappe/rivière sur l'interface et le transfert de masse lors des épisodes cycloniques, le piézomètre Petite Ravine Amont un secteur non suivi actuellement, le P11 Syndical aval un aquifère avec deux interfaces et les ouvrages de la plaine du Gol pour un aquifère très important sur le plan économique et d'alimentation en eau potable.

Evaluation de l’état quantitatif des masses d’eau souterraine côtières de

La Réunion : interprétation des données Rapport final

BRGM/RP-62956-FR Décembre 2013

Étude réalisée dans le cadre de la convention Onema - Brgm 2013-2015

V. Petit, C. Leforgeais

Vérificateur :

Nom : JB CHARLIER

Date : 11/02/2014

Signature :

Approbateur :

Nom : S BES DE BERC

Date : 17/02/14

Signature :

En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

MESO côtières de La Réunion. Interprétation des données

8 BRGM/RP-62956-FR – Rapport final

Mots-clés : Intrusion eau salée, charge hydraulique, aquifère côtier, niveau eau, conductivité électrique, La Réunion. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : V. Petit, C. Leforgeais (2013) - Évaluation de l’état quantitatif des masses d'eau souterraines côtières : interprétation des données. Rapport final BRGM/RP-62956-FR. 59 p. 35 fig. © BRGM, 2013, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM


BRGM/RP-62956-FR – Rapport final 9

Sommaire

1. Introduction ........................................................................................................... 11

2. Equipement de mesure ......................................................................................... 13

3. Données acquises et interprétation par site ........................................................ 15

3.1. CONDITIONS CLIMATIQUES ......................................................................... 15

3.2. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE P6 ERMITAGE – 12265X0027/P6 ........................... 15

3.3. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE P5 GRANDE RAVINE – 12266X0080/P5 ................ 18

3.4. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE PETITE RAVINE AMONT – 12266X0041/PIEZO .... 28

3.5. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE P11 SYNDICAT AVAL PIERREFONDS .................. 31

3.6. SUIVI DE LA ZONE DU GOL .......................................................................... 37

4. Conclusions ........................................................................................................... 47

4.1. SYNTHÈSE PAR PARAMÈTRE ...................................................................... 47

4.2. RECOMMANDATIONS POUR LE SUIVI ......................................................... 49

4.2.1. Recommandations générales .............................................................. 49

4.2.2. Suivi des aquifères côtiers à La Réunion............................................ 50

5. Bibliographie ......................................................................................................... 53

Liste des illustrations

Figure 1 : Plan de situation des ouvrages suivis. ........................................................................ 13

Figure 2 : Localisation du piézomètre P6 Ermitage (Source : IGN). ........................................... 15

Figure 3 : P6 Ermitage. Chroniques hydrogéologiques ( juin 2012 – juillet 2013) et zoom sur les variations marines et piézométriques (décembre 2012).................................... 17

Figure 4 : Température à P6. ...................................................................................................... 18

Figure 5 : Localisation du piézomètre P5 Grande Ravine (Source IGN). ................................... 19

Figure 6 : Logs de conductivité dans l'ouvrage "P5 Grande Ravine" au cours du temps ........... 19

Figure 7 : P5 Grande Ravine. Chroniques hydrogéologiques juillet 2012 à juin 2013. OTT 1 et OTT2. ........................................................................................................................... 21

Figure 8 : P5 Grande Ravine. Chroniques hydrogéologiques juillet 2012 à juin 2013. OTT 3 et OTT4. ................................................................................................................. 22

Figure 9 : Grande Ravine. Pompages, conductivité électrique et niveau d'eau de plusieurs ouvrages ........................................................................................................................... 23



Figure 10 : Zoom sur la période 22/06/2012 au 28/06/2012. ...................................................... 23

Figure 11 : P5 Grande-Ravine. Température. ............................................................................. 24

Figure 12 : P5 Grande-Ravine. Niveau-conductivité-température. ............................................. 25

Figure 13 : P5 Grande Ravine. Niveau vs conductivité. .............................................................. 26

Figure 14 : Evolution de la conductivité pendant le cyclone Dumile. .......................................... 27

Figure 15 : Localisation piézomètre Petite Ravine Amont (12266X0041/PIEZO). Source IGN. . 29

Figure 16 : Petite Ravine Amont. Chroniques précipitations, conductivité, niveau et marée. ..... 30

Figure 17 : Forage Petite Ravine (12266X0053/F2). .................................................................. 31

Figure 18 : Localisation du piézomètre P11 Syndicat aval Pierrefonds (12288X0078/P11). Source IGN. .................................................................................................................... 31

Figure 19 : P11 (12266X0087). Chroniques hydrogéologiques. ................................................. 32

Figure 20 : P11 (12266X0087). Chroniques hydrogéologiques (zoom). ..................................... 33

Figure 21 : P11 (12266X0087). Amplitude de conductivité. ........................................................ 34

Figure 22 : P11 Aval Pierrefonds : température à différentes profondeurs. ................................ 34

Figure 23 : Forage Amouny (12288X0207/F1). ........................................................................... 35

Figure 24 : Forage Dupuis (12288X0081/F5). ............................................................................. 36

Figure 25 : Forage La Vallée (12288X0066/PIB-8). .................................................................... 36

Figure 26 : Zone du Gol. .............................................................................................................. 37

Figure 27 : Chroniques au piézomètre du Gol. ........................................................................... 38

Figure 28 : Zoom sur la période du 12/10/2012 au 12/11/2012 sur le piézomètre du Gol. ......... 39

Figure 29 : Piézomètre du Gol : Zoom sur la période du 17/12/2012 au 25/02/2013. ................ 40

Figure 30 : Chroniques de données Piézomètre PIB4C ............................................................. 41

Figure 31 : PIB4C : Zoom période du 10/09/2012 au 10/10/2012 sur PIB4C. ............................ 42

Figure 32 : Chroniques des données au piézomètre PIB5A. ...................................................... 43

Figure 33 : Chroniques des données au PIB5B. ......................................................................... 44

Figure 34 : Chroniques des données au PIB5D. ........................................................................ 45

Figure 35 : Comparaison des niveaux piézométriques ............................................................... 47

Liste des abréviations

CE : conductivité électrique. CTD : sonde de mesure Schlumberger (conductivité, température et niveau piézométrique). NP : Niveau piézométrique. T : Température.



1. Introduction

Les aquifères côtiers ont en général une piézométrie influencée par la mer, ce qui a été observé en milieu volcanique réunionnais (BRGM/RP-59049-FR). Dans le cas d’aquifères fortement transmissifs où les variations dues à la recharge sont faibles (BRGM/RP-61834-FR), le suivi uniquement par la piézométrie représente un indicateur incomplet ou erroné pour la détermination de l’état quantitatif et des tendances des masses d’eau souterraine. Il est donc souvent complété par un suivi de la conductivité électrique qui renseigne sur le transfert de masse, et donc sur les échanges entre l’océan, l’aquifère et l’eau de recharge. C'est le cas à La Réunion avec les suivis de l'Office de l'eau. Toutefois, la représentativité de la conductivité vis-à-vis des intrusions salines est dépendante de plusieurs facteurs. Ceux qui ont été identifiés sont les suivants :

- variations de conductivité en fonction de l’emplacement de la sonde sur la verticale d’un piézomètre ;

- pas de temps de l’enregistrement des données ;

- significativité des mesures dans un contexte influencé par les marées ou par les prélèvements (ou par des artéfacts de mesures liés au contexte agressif de l’eau salée) ;

- relation entre charge hydraulique et conductivité ;

- couplage du suivi à des logs de conductivité ou à des analyses chimiques.

La présente action n° 22 de la convention Onéma-BRGM 2013 vise à contribuer à des propositions de recommandations pour un suivi correct des aquifères côtiers.

Des mesures de conductivité ont été acquises de juin 2012 à juillet 2013 à La Réunion sur 5 sites (8 piézomètres) équipés chacun de deux (ou plus) sondes mesurant le niveau d’eau, la conductivité électrique et la température, à des profondeurs différentes. Les piézomètres ont été sélectionnés en partenariat avec l’Office de l’eau Réunion. Les chroniques font l'objet d'une analyse portant sur l'influence de la marée, des pompages, de la recharge. En conclusion, des recommandations et des consignes sont proposées pour un meilleur suivi de l’état quantitatif des masses d’eau souterraines et côtières et pour le suivi sur les sites équipés lors de ce projet.

En décembre 2013, une mise à disposition du matériel et de son suivi a été effectuée en faveur de l'Office de l'Eau.



2. Equipement de mesure

Le choix des sites, du matériel de mesure, et la description des stations équipées sont développés dans le rapport 2012 de la première phase de ce projet (BRGM/RP-61811-RP). Seuls l'implantation et les équipements sont rappelés ici (tableau 1 et figure 1).

N°BSS pt

installationCommune Localisation

Date

installation

Profondeur

d'installati

on (m/rep) (valeur

calculée)

C T N B Type de sonde N° de série Marque Code Sonde

12265X0027/P6 Saint-Paul P6 Ermitage 13/06/2012 31.66 X X X Diver CTD 0-100 m M0055 Schlumberger 1

12265X0027/P6 Saint-Paul P6 Ermitage 13/06/2012 37.7 X X X Diver CTD 0-100 m M0063 Schlumberger 1

12266X0041/PIEZO Saint-Leu Petite Ravine 13/06/2012 151.21 X X X Diver CTD 0-50 m M0208 Schlumberger 1

12266X0041/PIEZO Saint-Leu Petite Ravine 13/06/2012 151.2 X Baro K8979 Schlumberger 1

12266X0080/P5 Trois Bassins P5 Grande Ravine 22/06/2012 23.07 X X X OTT Orpheus Mini 299450 OTT 1

12266X0080/P5 Trois Bassins P5 Grande Ravine 22/06/2012 36.55 X X X X OTT CTD 0-40 m 297210 OTT 1




12287X0035/F Saint-Louis Puits Usine SR Gol 18/07/2012 16 X X Dipper PTEC T2L 0 1009 SEBA 1

12287X0038/P2 Saint-Louis Puits Bois de Nèfles 18/07/2012 16.33 X X Mini Diver 0-10 m L3854 Schlumberger 1

12287X0038/P2 Saint-Louis Puits Bois de Nèfles 18/07/2012 16.7 X X Dipper PTEC T2L 0 1008 SEBA 1

12287X0054/P1 Saint-Louis Piézo Usine SR Gol 03/10/2012 17.91 X X Mini Diver 0-10 m L3346 Schlumberger 1

12287X0054/P1 Saint-Louis Piézo Usine SR Gol 18/07/2012 20 X X Dipper PTEC T2L 0 1007 SEBA 1

12287X0057/PIB5A Saint-Louis PIB5A 07/06/2012 14.49 X X X Diver CTD 0-50 m K1885 Schlumberger 0

12287X0114/PIB4-C Saint-Louis PIB4C 05/09/2012 80.71 X X X Diver CTD 0-100 m J8985 Schlumberger 0

12287X0115/PIB5B Saint-Louis PIB5B 07/06/2012 34.69 X X X Diver CTD 0-50 m K1897 Schlumberger 0

12287X0116/PIB5-C Saint-Louis PIB5C 07/06/2012 42.83 X X X Diver CTD 0-100 m J8985 Schlumberger 1

12287X0117/PIB5-D Saint-Louis PIB5D 07/06/2012 0.45 X Baro H3426 Schlumberger 0

12287X0117/PIB5-D Saint-Louis PIB5D 07/06/2012 55.89 X X X Diver CTD 0-100 m K1257 Schlumberger 0

12288X0078/P11 Saint-Pierre P11 Aval Pierrefonds 14/06/2012 42.64 X X Dipper PTEC T2L 0 1010 SEBA 1




12288X0078/P11 Saint-Pierre P11 Aval Pierrefonds 14/06/2012 89 X X Dipper PTEC T2L 0 1015 SEBA 1

Disponible X X X Diver CTD 0-50 m M1067 Schlumberger 1

Disponible X Baro K9002 Schlumberger 1

En panne X X X Diver CTD 0-100 m K1249 Schlumberger 0

Disponible X X Dipper PTEC T2L 0 1014 SEBA 1

Code Sonde : C

T

N

P:\PRODUCTION\PROJETS EN COURS\2012\PSP12REU06_Cotier_Onéma\2_Realisation\3_Production Scientifique\RAPPORT\[RAPPORT-AQUIF_COT.xlsx]Descriptif_Materiel

Température

Pression eau

Conductivité

1 = Matériel acquis en 2012 dans le cadre du projet ONEMA "Aquifère Côtiers"

0 = Matériel acquis en 2011 dans le cadre du projet "Hydro-Gol"

B : Pression atmosphérique ou

compensation automatique de la mesure

du niveau d'eau.

Tableau 1 : Liste et implantation du matériel utilisé.

Figure 1 : Plan de situation des ouvrages suivis.



3. Données acquises et interprétation par site

3.1. CONDITIONS CLIMATIQUES

Pendant la période juin 2012 à juillet 2013, La Réunion a été atteint par deux cyclones : les 2 et 3 janvier, l'épisode Dumile provoque des pluies abondantes, essentiellement dans les Hauts. Les 30 et 31 janvier, l'épisode Felleng arrose l'ensemble du département, notamment le nord-est et les Hauts. Le bilan de janvier s'établit à + 85 % par rapport à la normale 1981-2010 ; c'est le 5e rang des plus arrosés depuis 1970 Les périodes juin à octobre 2012 et mai à octobre 2013 ont été exceptionnellement sèches. (Source Météo-France).

3.2. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE P6 ERMITAGE – 12265X0027/P6

Le piézomètre P6 Ermitage est situé sur la commune de Saint-Paul (figure 2), à 900 m de la côte et à faible altitude (3.75 m NGR). Il est implanté au sein des formations volcaniques, juste en retrait de l’unité sédimentaire de la nappe des sables qui borde le littoral. Une nappe d’eau douce est présente à une côte d'environ 1 m NGR.

Il est équipé de deux sondes CTD 0-100m (précision de 5 cm) Schlumberger. L’une à -27.91 m NGR et l’autre à -33.95 m NGR. La mise en place de sondes au niveau de ce point a pour but de pouvoir observer l’influence de la marée sur le niveau d’eau et la conductivité électrique.

Figure 2 : Localisation du piézomètre P6 Ermitage (Source : IGN).

Les données sont représentées sur la Figure 3.

La marée est mesurée, à un pas de temps de 12 minutes, par un marégraphe géré par l’Office de l’eau ; le marégraphe est situé au large de St-Gilles; les données ne sont disponibles en 2013 que jusqu'au 24/04/2013. Le niveau d’eau dans le piézomètre est fortement influencé par la marée. Les variations court terme (journalières) et saisonnières (en tout cas entre juillet 2012 et décembre 2012) sont contrôlées par les variations du niveau marin. Les fluctuations de la marée et celles des niveaux piézométriques ont un léger décalage de quelques heures. Les



amplitudes de variations du niveau marin et de la piézométrie sont respectivement d’environ 50 et 30 cm montrant une légère atténuation du signal au sein de l’aquifère.

Les données de niveau d’eau et de conductivité mesurées dans le piézomètre P6 Ermitage semblent peu influencées par les précipitations efficaces. Lors du passage des cyclones Dumile (01/01/2013) et Felleng, une remontée de la piézométrie d’une quinzaine de cm est observée. Ces variations restent dans l'ordre de grandeur des fluctuations du reste de la chronique, mais sont significatives pour les deux cyclones. Les observations sont similaires lors de Felleng (29/01/2013). Les pluies efficaces sont calculées par le modèle de Thornthwaite à partir des données pluviométriques aux stations Mascarin et Vue-Belle (Météo France).

Les deux sondes sont dans la zone de diffusion :

CTD2 à -27.91 m NGR : la CE augmente progressivement de 6000 µS/cm à 14000 µS/cm en 2012, puis deux périodes de diminution d’environ 4000 µS/cm se produisent en mars et mai 2013. Ces variations observées sur les chroniques des autres piézomètres présentés dans ce rapport sont liées aux fluctuations du niveau marin. La CE à cette profondeur est également influencée à court terme par la marée, on distingue les variations journalières de ± 200 µS/cm. Le cyclone Dumile (01/01/2013) entraine une faible augmentation de la conductivité quelques jours après son passage.

CTD3 à -33.95 m NGR : les données présentent des chutes brutales de la conductivité

après chaque déplacement de la sonde lors de la récupération des données. Ceci

provoque des variations de relativement grande ampleur (2000 µS/cm de différence

après le passage de novembre 2012). De fait, les données enregistrées présentent un

minimum de CE à 43 000 µS/cm et un maximum à plus de 47 000 µS/cm. On observe

également l’influence de la marée à court terme (variations hautes fréquences) sur la CE

à cette profondeur. Afin d’établir la validité de ces données, les sondes CTD2 et CTD3

ont été inversées (CTD2 à la place de CTD3 et inversement) le 17/07/2013. Il s’avère

que ces artéfacts visibles lors des passages perdurent. En conséquence, les données

de conductivité électrique à cette profondeur sont difficilement exploitables. Cependant,

mis à part les passages pour le relevé des sondes, les seules diminutions de la CE à

cette profondeur sont observées suite aux cyclones Dumile et Felleng, montrant une

légère diminution de l’interface eau-douce / eau salée suite à la recharge.

Pour cet ouvrage, le puits en exploitation le plus proche est le 12266X0124/FRH5, à environ 2.8 km de distance. Il est a priori trop éloigné pour influencer les niveaux de P6 à court terme.



Figure 3 : P6 Ermitage. Chroniques hydrogéologiques ( juin 2012 – juillet 2013) et zoom sur les variations marines et piézométriques (décembre 2012).



La température de l'eau est très stable à 22.8 °C et à 23 °C (valeurs moyennes en CTD2 et CTD3) à ± 0.1 °C (Figure 4), et ne permet pas de suivre les évolutions de l’interface eau douce / eau salée.

Figure 4 : Température à P6.

• Conclusions :

forte influence de la marée sur le niveau piézométrique, et de manière moindre sur la conductivité.

faible influence des précipitations sur le niveau piézométrique et sur la conductivité à court terme.

Pas d’influence des pompages

La recharge d’épisodes cycloniques entraîne des variations contraires à deux profondeurs différentes.

température de l'eau stable (<0.1 °C).

Intérêt réseau : suivi d'un point dont les niveaux sont nettement influencés par la mer et où le milieu hétérogène engendre des variations complexes de l’interface eau douce/eau salée à court terme.

3.3. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE P5 GRANDE RAVINE – 12266X0080/P5 Le piézomètre Grande Ravine (Figure 5) est implanté sur la commune de Trois-Bassins, à proximité de 2 puits d’exploitation – Puits de la Grande Ravine n°1 (12266X0036/F) et Puits de la Grande Ravine n°2 (12266X0001/F). Sa tête de tubage est située à environ 20 mètres d’altitude. Cet ouvrage est situé dans le lit de la Grande Ravine, à quelques dizaines de mètres des écoulements de surface. On ne dispose ni de suivi du niveau de ce cours d'eau, ni de jaugeage des débits. La coupe lithologique de cet ouvrage indique que les alluvions sont épaisses de 12.4 m et recouvrent des coulées de basalte de différentes natures. L'espace annulaire de ce forage est cimentée sur 20 m.



Figure 5 : Localisation du piézomètre P5 Grande Ravine (Source IGN).

L’analyse des logs de conductivité effectués par l’OLE a montré une progression de l’intrusion saline au niveau de ce piézomètre (Figure 6) :

à -40 m NGR, la conductivité électrique a évolué de moins de 8 000 μS/cm en 1989 à 50 000 μS/cm à partir de 1993 jusqu’à aujourd’hui.

20 000 μS/cm mesurés à -27 m NGR en 1989 le sont maintenant à -23 m NGR.

Figure 6 : Logs de conductivité dans l'ouvrage "P5 Grande Ravine" au cours du temps



Ce piézomètre est équipé de 5 sondes OTT :

- 1 mesurant le niveau d’eau (placée à -1.63 m NGR) - 4 mesurant la conductivité électrique et la température :

o 37,71 m/rep soit -16,34 m NGR (OTT1) o 43,51 m/rep soit -22,14 m NGR (OTT2) o 49,51 m/rep soit -28,14 m NGR (OTT3) o 52,51 m/rep soit -31,14 m NGR (OTT4)

Ce dispositif de mesure permettra de suivre l’intrusion saline à 4 profondeurs différentes ainsi que l’influence éventuelle des pompages au niveau des deux puits en fonctionnement les plus proches. La Figure 7 présente les chroniques hydrogéologiques obtenues avec les sondes à -16.34 m NGR et -22.14 m NGR.

Le niveau d’eau dans le piézomètre P5 Grande Ravine est influencé par la marée. Il fluctue de ± 5 cm (marée) et l’on observe deux pics de recharges brèves, aux passages des cyclones Dumile et Felleng, faisant passer le niveau d’eau de 0.5 m NGR environ à 2 m NGR (soit 1.50 m de variation en une semaine environ). Le retour à un niveau moyen de 0 .5 m NGR est rapide. Ce type de variation n’est pas du à une recharge diffuse et doit donc être rattaché à des écoulements rapides. Les pertes depuis la rivière Grande Ravine située à quelques dizaines de mètres pourraient expliquer ce type de phénomène.

Les courbes rouge et bleu présentent les chroniques de conductivité électrique enregistrées respectivement au niveau des sondes OTT1 et OTT2, les plus superficielles. Ces deux sondes sont au-dessus de la zone de diffusion. Elles permettent donc d’enregistrer une éventuelle pénétration d’eau saumâtre au-dessus du niveau observé jusque-là.

Les CE mesurées au niveau d’OTT1 et d’OTT2 varient respectivement de ± 100 μS/cm et ± 150 μS/cm du fait de la marée avec des valeurs moyennes respectivement de 750 μS/cm et 850 μS/cm. On distingue clairement les fluctuations du niveau marin. Lors des passages des cyclones de début d’année 2013, les CE diminuent de 750 - 850 μS/cm à 80 (OTT1) et 190 μS/cm (OTT2). Les valeurs de CE reviennent rapidement aux valeurs moyennes observées. Cependant, on peut remarquer que les fluctuations dues à la marée sont accentuées (amplitude de variation de 400 μS/cm contre 250 μS/cm avant les cyclones). Ce phénomène perdure encore jusque sur les données obtenues en août 2013 et ne peut être expliqué avec les données actuelles.

Les mêmes observations se retrouvent sur la Figure 8 présentant les chroniques de CE mesurées par OTT3 et OTT4. Ces deux sondes se trouvent au sein de l'intrusion saline; on observe donc très peu d’influence de la marée sur la conductivité. La CE moyenne mesurée par ces deux sondes est de 50 000 μS/cm (eau de mer) avec une variation de ± 1000 μS/cm.



Figure 7 : P5 Grande Ravine. Chroniques hydrogéologiques juillet 2012 à juin 2013. OTT 1 et OTT2.



Figure 8 : P5 Grande Ravine. Chroniques hydrogéologiques juillet 2012 à juin 2013. OTT 3 et OTT4.

Les deux puits en fonctionnement les plus proches du piézomètre sont le forage Grande Ravine (12266X0036/F) et le puits Grande Ravine 2 (12266X0070/P2). Ils sont exploités par la CISE pour la distribution en eau potable de la commune de Trois Bassins. Les débits moyens d'exploitation sont respectivement de 115 et de 150 m3/h (Figure 9).



Figure 9 : Grande Ravine. Pompages, conductivité électrique et niveau d'eau de plusieurs ouvrages

Figure 10 : Zoom sur la période 22/06/2012 au 28/06/2012.

La Figure 10 présente un zoom sur 6 jours de la figure précédente. Aucune influence des pompages voisins n’est observable à court terme sur la chronique de niveau d’eau mesuré au piézomètre P5 Grande Ravine.



• Les périodes cycloniques de Dumile et Felleng

- Température

La température des eaux du piézomètre P5 est habituellement stable :

18.6 °C à -16.34 m NGR,

18.6 °C à -22.14 m NGR,

19.3 °C à -28.14 m NGR,

19.6 °C à -31.4 m NGR.

Cependant, le passage de Dumile et de Felleng provoque une augmentation maximale de 4 à 5°C au niveau de deux premières sondes placées à environ 17 m et 23 m sous le niveau piézométrique moyen. Les températures retrouvent leur niveau d'origine deux semaines après.

Les 2 autres sondes (29 et 32 m sous le niveau piézométrique moyen), réagissent à peine : (1) d'abord par une baisse de 0.1 à 0.3°C puis (2) par une hausse de 0.3°C sur une semaine. On est proche de la précision de la sonde (0.1 °C), mais le phénomène est observé 4 fois (sur 2 sondes pendant 2 cyclones). On observe donc un amortissement élevée sur les deux sondes les plus profondes. La petite baisse initiale est vraisemblablement due au transfert des eaux de la partie haute de l'aquifère qui sont plus fraîches.

Sur le plan lithologique, la base des alluvions de la Grande Ravine est à 9 m NGR, largement au-dessus des sondes placées en face de différents niveaux de basaltes. La température, bien qu'apportant des informations, est moins sensible que la conductivité qui marque le passage des cyclones sur les quatre sondes (§ suivant). La conductivité peut être considérée comme un paramètre conservatif contrairement à la température qui s'équilibre avec le milieu ambiant. Néanmoins, les observations de la température en ce point sont remarquables par leur amplitude (forte pour La Réunion) et par leur évolution rapide (réaction de 1 jour après le début de Dumile, montée en 3 jours, descente plus lente et durée totale réduite, 16 jours pour Dumile).

Figure 11 : P5 Grande-Ravine. Température.



- Relations niveau-conductivité-température

Les trois paramètres (niveau piézométrique, conductivité et température) réagissent dans cet ordre à l'épisode cyclonique Dumile. La crue sur les niveaux dure 8 jours ; celle sur la conductivité 12 jours et celle sur la température 16 jours. L'assimilation du passage de la crue à celui des seules pressions serait donc approximative dans ce cas. Les effets de la marée se voient tant que les variations ne sont pas trop rapides. En particulier, la conductivité varie entre 200 et 800 µS/cm par cycle en fin de décrue (Figure 12).

Figure 12 : P5 Grande-Ravine. Niveau-conductivité-température.

Niveau et conductivité de la sonde OTT4 sont reportés sur la Figure 13. En dehors de l'effet dû aux cyclones, les couples de valeurs (NP-CE) forment un ensemble de points non structuré (1er schéma). La relation n'est pas linéaire et on ne peut donc pas extrapoler une valeur de conductivité à partir d'une mesure de niveau d'eau. Les courbes des quatre sondes sont similaires. Sur une période couvrant le passage des deux cyclones en 2013 (2e schéma), on constate dans un premier temps l'augmentation du niveau piézométrique sans modification de la conductivité ( et ), puis stabilité des niveaux piézométriques et baisse de la conductivité. Enfin, il y a le retour aux valeurs antérieures ( et ). On observe ainsi d'abord (1) le transfert de pression, puis (2) le transfert de masse. Le décalage est de l'ordre de 15 heures. La récupération des niveaux antérieurs se réalisent dans le même ordre. Ce type de résultat montre l'intérêt du suivi de ces deux paramètres à des pas de temps courts pour expliquer le fonctionnement hydraulique spécifique d'ouvrages en milieu complexe (milieu fissuré, volcanique, présence d'intrusions salines et épisodes cycloniques). Les hystérésis des graphes NP vs. CE décrites dans ce paragraphe montrent la variabilité de la diffusion dans le milieu suite aux crues de la rivière Grande Ravine. Le suivi du débit et de la conductivité dans la rivière pourraient être d’un complément important pour mieux comprendre les échanges nappe/rivière en milieu volcanique.



.

Du 22/06/2012 au 08/08/2013.

Remarque : ll y a 2 échelles différentes pour la conductivité.

Du 01/01/2013 au 10/02/2013.

Sonde OTT4. (-31.14 m NGR. 52.51 m/rep).

Sonde OTT4 ( Dumile).

Figure 13 : P5 Grande Ravine. Niveau vs conductivité.



- Conductivité en fonction de la profondeur

Les évolutions de la conductivité dans les quatre sondes renseignent sur le transfert de masse dans une dimension supplémentaire : la profondeur dans l'aquifère. Le transfert de masse est en effet de plus en plus amorti en fonction de la profondeur : la baisse y est plus tardive et la remontée plus précoce (Figure 14). Les valeurs minimales de conductivité atteintes sont plus élevées en profondeur : 80 µS/cm à -16.34 m NGR, 190 µS/cm à -22.14 et -28.14 m NGR et 520 µS/cm à -31.14 m NGR. Sur ces deux derniers points, la conductivité est habituellement de 50 000 µS/cm. L'eau a effectivement été renouvelée à ces profondeurs lors du passage du cyclone.

Par rapport au transfert de pression, les réactions de conductivité commencent toutes après la montée des niveaux piézométriques. Puis, par rapport à la fin de la crue piézométrique, elles se terminent après quand la diffusion dans le milieu est importante (partie supérieure) ou avant quand elle est plus faible (partie inférieure). Ces observations sont cohérentes avec l'hypothèse d'amortissement en fonction de la profondeur.

Figure 14 : Evolution de la conductivité pendant le cyclone Dumile.



• Conclusions :

La nappe est très réactive aux fortes recharges localisées supposées depuis les pertes de la rivière Grande Ravine à proximité telles que celles engendrées par les cyclones Dumile et Felleng, contrairement au piézomètre P6 Ermitage. La réponse est visible sur la montée des niveaux d'eau et sur la baisse de la conductivité. Pour la température, on observe une augmentation dans la partie supérieure de l'aquifère. Sous une interface située entre 23 et 29 m de profondeur sous le NP, la perturbation est minime. Ces observations in situ détaillées, en termes de paramètres suivis, de pas de temps de mesure rapprochés et de 5 sondes dans le même piézomètre, permettent de montrer de manière directe :

L’absence de réactivité de l’aquifère à la recharge par la pluie

La forte réactivité de l'aquifère à la recharge localisée depuis les pertes probables de la rivière Grande Ravine en crue lors d’épisodes très intenses. Ce type de phénomène a été décrit sur la Ravine Blanche (Barcelo, 1996).

un transfert de masse qui varie en fonction de la profondeur

l’absence d’effet des pompages sur la piézométrie et la conductivité

Il est intéressant de suivre ce point qui marque les échanges rivière/nappe (y compris par la température, caractéristique non remarquée sur aucun autre forage du présent suivi). La durée de ce suivi (1 an) est complémentaire du suivi de longue durée (depuis 1990) avec la réalisation des logs de conductivité qui ont montré une augmentation des valeurs de conductivité. La variabilité de la conductivité avec la profondeur et de la réponse de la nappe au passage des crues de rivière justifie de garder les 4 sondes.

3.4. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE PETITE RAVINE AMONT – 12266X0041/PIEZO Situé à environ 1 km de la côte et à 150 m NGR, le piézomètre Petite Ravine Amont (PRA) est situé en flanc de versant, au-dessus de la commune de Saint Leu, à 90 mètres au Nord-est du puits Petite Ravine (12266X0053/F2), exploité par la CISE (Figure 15). Afin de suivre la conductivité à une distance éloignée (1 km) de la côte, le piézomètre Petite Ravine Amont (PRA) a été équipé le 13 juin 2012 d’une sonde de conductivité (Schlumberger CTD) positionnée à une altitude de -4.3 m NGR Le forage Petite Ravine est exploité à un débit moyen de 50 m3/h. Un essai de pompage a été réalisé en février et mars 2013 sur le forage Petite Ravine1. Un suivi piézométrique et de conductivité électrique ont été installés aux piézomètre Petite Ravine Amont et Aval (sondes CTD (Cond. / Pression / Temp.) et une sonde Baro Diver au pas de temps 10 min. A l’issu des essais courte durée, un débit maximal de 54 m3/h (10 % de moins que le débit critique) a été déterminé avant apparition d’eau turbide. Ce forage est donc exploité sous le seuil critique. L’essai longue durée à un débit de 54 m3/h n’a pas montré une influence des pompages sur les piézomètres Petite Ravine Amont et Petite Ravine Aval.

1 Dans un cadre extérieur à ce projet et au BRGM.



Figure 15 : Localisation piézomètre Petite Ravine Amont (12266X0041/PIEZO). Source IGN.

La Figure 16 présente les chroniques hydrogéologiques obtenues au piézomètre Petite Ravine Amont. On distingue deux pics de niveau, peu marqués, aux passages des cyclones Dumile et Felleng en janvier et février 2013. On peut supposer2 lors de ces épisodes un écoulement dans les deux ravines voisines Petite Ravine et Fonds Petit Louis. L'influence de la recharge, soit par les précipitations efficaces, soit à partir des ravines est donc peu visible. L’influence de la marée se remarque sur le niveau d’eau (variation de ± 5 cm par rapport au niveau moyen). Cette influence est visible à différentes échelles de temps liées aux cycles de la marée (12 heures, 15 jours et pluri-mensuelle).

La conductivité électrique, mesurée à -4.3 m NGR est stable, autour d’une valeur moyenne de 1550 μS/cm. Sur la période d’août 2012 à mai 2013, la sonde CTD mesure la conductivité

électrique avec une précision insuffisante. De fait, les fines variations que l’on observe dans les mesures sur les périodes de juin 2012 à août 2012 et de mai 2013 à août 2013 ne sont pas enregistrées. Ce problème d’acquisition ne permet pas d’interpréter les chroniques de conductivité sur ce piézomètre.

2 Pas de suivi du niveau de ces ravines.



Figure 16 : Petite Ravine Amont. Chroniques précipitations, conductivité, niveau et marée.

Il n’y a pas de d’influence visible à court terme des pompages au puits Petite Ravine sur le niveau d’eau au piézomètre Petite Ravine Amont (Figure 17).

• Conclusions :

La marée influence le niveau d’eau au piézomètre Petite Ravine Amont. Les données ne montrent pas d’influence des pompages à court terme du forage Petite Ravine sur le piézomètre Petite Ravine Amont. La recharge par les précipitations est peu visible. La température de l'eau reste stable. Le suivi de ce point est intéressant car il permet un suivi de l'influence de la marée à une distance à la mer supérieure à la plupart des autres points.



Figure 17 : Forage Petite Ravine (12266X0053/F2).

3.5. SUIVI DU PIÉZOMÈTRE P11 SYNDICAT AVAL PIERREFONDS

Le piézomètre « P11 Syndicat Aval Pierrefonds » (12288X0078/P11) est un ouvrage situé à d’environ 500 mètres de la mer (Figure 18). La tête de tubage est à 22,61 m NGR. Le P11 recoupe 17 mètres d’alluvions avant de traverser les niveaux basaltiques. Ce piézomètre recoupe deux interfaces (eau douce / eau saumâtre puis eau saumâtre / eau douce). La deuxième interface n'est plus accessible à la mesure à cause d'une détérioration du tubage de P11 vers – 67 m NGR.

Figure 18 : Localisation du piézomètre P11 Syndicat aval Pierrefonds (12288X0078/P11). Source IGN.



Il a été équipé de 5 sondes SEBA mesurant la conductivité électrique et la température (pas de temps 10 minutes):

- -20.03 m NGR (SEBA 1) - -25.03 m NGR (SEBA 2) - -30.03 m NGR (SEBA 3) - -64.03 m NGR (SEBA 4) - -66.39 m NGR (SEBA 5)

Le niveau piézométrique est mesuré en continu (pas de temps 12 minutes) par l’Office de l’eau. En conductivité, les groupes "SEBA 1 et SEBA 2" ainsi que "SEBA 4 et SEBA 5" ont des valeurs proches. Les données sont présentées sur la Figure 19 et la Figure 20. Les variations court terme (< 1 j) et plus moyen terme (> mois) du niveau d’eau semblent être totalement contrôlées par la marée avec une atténuation des amplitudes hautes fréquences au sein de l’aquifère. Les passages de Dumile et Felleng entraine une montée des niveaux piézométrique de quelques cm, pendant peu de temps (les niveaux baissent dans la journée du 4 janvier 2013 après Dumile). Les 5 chroniques de conductivité électrique présentent des pics tous les 3 mois environ. Après le pic, la valeur de conductivité reste plus haute que précédemment puis retrouve sa valeur initiale. Ces pics de conductivité sont des artéfacts qui apparaissent lors de la réalisation des logs de conductivité (du réseau de suivi de l’Office de l’eau Réunion).

Figure 19 : P11 (12266X0087). Chroniques hydrogéologiques.



La conductivité électrique est fortement impactée par les variations hautes fréquences de ma marée.

Figure 20 : P11 (12266X0087). Chroniques hydrogéologiques (zoom). L’interface eau douce – eau saumâtre se situe à environ – 25 m NGR, très nette, les conductivités électriques passent de 2000 μS/cm à 10 000 μS/cm sur 1 ou 2 m.

La sonde SEBA 2 présente une amplitude de variation de conductivité relativement grande puisqu’elle se trouve à l’interface eau douce – eau saumâtre (Figure 21).

Sonde SEBA 1 SEBA 2 SEBA 3 SEBA 4 SEBA 5 Conductivité

moyenne (μS/cm)

1420 ± 865 1640 ± 1047

11245 ± 292

11402 ± 460

11000 ± 425



Figure 21 : P11 (12266X0087). Amplitude de conductivité. La température de l'eau est influencée par la marée pour les trois sondes supérieures. Plus en profondeur, la température fluctue peu. Les cyclones Dumile et Felleng n'apparaissent pas dans les chroniques de température (Figure 22). On observe une tendance à la baisse sur les deux sondes supérieures.

Figure 22 : P11 Aval Pierrefonds : température à différentes profondeurs.



Le niveau piézométrique semble fortement influencé par le niveau marin, et les conductivités électriques ne présentent pas de tendances, aucune avancée du front salé n’est détectée.

Influence des pompages.

Trois forages sont exploités en amont de P11 : le forage Amouny à 1.8 km, Dupuis 2 à 1.5 km et La Vallée à 2 km sur lesquels le niveau d’eau, la conductivité électrique et les débits de pompages sont enregistrés en continu au pas de temps 15 minutes.

Le forage Amouny – 12288X0207/F1 - est exploité à un débit moyen de 380 m3/h. Il est exploité par Veolia (AEP). La Figure 23 présente les pompages au forage Amouny pour la période de juin 2012 à juillet 2012.

Figure 23 : Forage Amouny (12288X0207/F1).

Le forage Dupuis 2 – 12288X0081/F5 - est exploité à un débit moyen de 310 m3/h. La Figure 24 présente les paramètres mesurés au forage Dupuis 2 et le niveau d’eau au piézomètre P11 sur la période de juin 2012 à juillet 2012.



Figure 24 : Forage Dupuis (12288X0081/F5).

Le forage La Vallée - 12288X0066/PIB-8 – est exploité à un débit moyen de 310 m3/h. La Figure 25 présente les paramètres mesurés au forage La Vallée et le niveau d’eau au piézomètre P11 sur la période de juin 2012 à juillet 2012. La conductivité reste stable (180 µS/cm environ).

Figure 25 : Forage La Vallée (12288X0066/PIB-8).



La qualité des données au forage La Vallée (très nombreuses périodes sans mesures) ne permet pas de montrer un lien entre les débits à La Vallée et les niveaux piézométriques à P11.

• Conclusions : - La recharge par les précipitations est peu visible. La forte transmissivité de l'aquifère en

est probablement la cause (0.4 et 1.5 m²/s respectivement à La Vallée et à Dupuits 2 d'après les informations disponibles en BSS).

- Le niveau d’eau, la conductivité et la température (à toutes les profondeurs) présentent des variations hautes fréquences contrôlées par la marée.

- Les chroniques de conductivité et de température sont stables au cours du temps. Les variations basses fréquences du niveau d’eau semblent contrôlées par la marée

- Les pompages aux forages Amouny, Dupuis 2 et sans doute La Vallée ne semblent pas impacter à court terme le niveau et les conductivités au piézomètre P11 Pierrefonds.

3.6. SUIVI DE LA ZONE DU GOL

La zone du Gol (Figure 26) a fait l'objet d'une étude hydrogéologique générale (traitement du signal, pompage d'essai, géochimie) dans le rapport BRGM/RP-61834-FR.

Figure 26 : Zone du Gol.



• Piézomètre du Gol

La chronique de niveau piézométrique débute en juillet 2012 (Figure 27 et Figure 28). Les niveaux d’eau dans le piézomètre du Gol sont compris entre 3.5 et 3.85 m NGR. Les amplitudes sont très faibles. Les oscillations très régulières sont dues à la marée sur les hautes fréquences et aux pompages sur les moyennes fréquences. La valeur maximale est atteinte pendant le cyclone Dumile le 03/01/2013. La montée du niveau d'eau est très rapide (une journée) et le niveau de base est retrouvé au bout d’une quinzaine de jours.

La conductivité électrique est influencée par les pompages au puits du Gol.

Figure 27 : Chroniques au piézomètre du Gol.



Figure 28 : Zoom sur la période du 12/10/2012 au 12/11/2012 sur le piézomètre du Gol.

Les deux cyclones (Dumile et Felleng) provoquent une modification de la fréquence de variation de la conductivité électrique liée aux marées (Figure 29). On passe d’un régime de variation avec des valeurs comprises entre 475 µS/cm et 575 µS/cm (valeurs extrêmes) à un régime de fluctuations entre 475 µS/cm et 625 µS/cm. Ce phénomène se prolonge sur plusieurs mois et pourrait être lié à une période de plus fortes sollicitations de l’aquifère par les pompages. Un suivi continu à moyen terme permettra de valider ou non cette hypothèse.



Figure 29 : Piézomètre du Gol : Zoom sur la période du 17/12/2012 au 25/02/2013.



• Piézomètre PIB4C

Le niveau piézométrique est relativement stable (Figure 30) ; il varie entre 3.8 m NGR et 4.2 m NGR (maximum correspondant au cyclone Felleng du 01/02/2013). La conductivité électrique augmente de façon régulière par paliers avec le temps. Elle passe de 1950 µS/cm en septembre 2012 à 2100 µS/cm en juillet 2013. La conductivité enregistrée se présente en créneaux quelle que soit l'échelle de mesure utilisée. En effet la sonde peut être programmée sur une gamme de 0 – 30 000 µS/cm ou 0 – 120 000 µS/cm ; les 2 gammes ont été testées et dénotent un problème technique de la sonde.

Figure 30 : Chroniques de données Piézomètre PIB4C

Le niveau piézométrique suit les mouvements de marée (Figure 31). L’influence des puits de pompage (SAPHIR + Gol + Bois de Nèfles) sur le niveau piézométrique et la conductivité ne sont pas détectables sur ces chroniques. Mais les corrélations croisées réalisées dans le cadre du rapport BRGM/RP-61834-FR ont montré l'influence à court et moyen terme des pompages des puits A, B et C sur l'augmentation du rabattement n PIB4C.



Figure 31 : PIB4C : Zoom période du 10/09/2012 au 10/10/2012 sur PIB4C.

• Piézomètre PIB5A

La chronique de niveau piézométrique est relativement stable entre 3.6 m NGR et 4.2 m NGR. Le maximum correspond au cyclone Dumile dont l'effet se manifeste avec un décalage dans le temps de moins d’un jour; le niveau d'eau suit les mouvements de marée. La chronique de conductivité présente deux parties : de juin 2012 à février 2013, la conductivité reste stable autour de 1040 µS/cm. A partir de février 2013, la conductivité passe rapidement de 1020 µS/cm à 1195 µS/cm et reste depuis à des valeurs comprises entre 1060 µS/cm et 1080 µS/cm. Les cyclones engendrent une diminution de la conductivité. Les plus fortes variations doivent donc être expliquées par un autre phénomène. Les données de la chronique à venir devront être examinées pour observer l’évolution ce phénomène dans le temps (Figure 32).



Figure 32 : Chroniques des données au piézomètre PIB5A.

• Piézomètre PIB5B

Les niveaux piézométriques sont relativement stables entre 3.6 m NGR et 4.2 m NGR, et suivent les mouvements de marée. La chronique de conductivité présente une évolution singulière : de juin 2012 à février 2013, la conductivité reste stable autour de 3000 µS/cm. A partir de février 2013, la conductivité passe rapidement de 3000 µS/cm à 500 µS/cm, puis remonte en pic à 6000 µS/cm et chute de nouveau à 500 µS/cm. Cette sonde a été retirée le 17/07/2013 (Figure 33).



Figure 33 : Chroniques des données au PIB5B.

• Piézomètre PIB5D

Les niveaux piézométriques sont relativement stables entre 3.4 m NGR et 4 m NGR et suivent les mouvements de marée (Figure 34).

La conductivité en 2011 sur ce point présente de très fortes variations entre 4200 et 7500 µS/cm qui disparaissent progressivement pour plafonner à 7500 µS/cm, puis augmenter à partir d'août 2011 à des valeurs à près de 8500 µS/cm. De juin 2012 à juillet 2012, la conductivité diminue et varie entre 5000 et 5800 µS/cm. Il semble cependant ensuite qu'à partir de fin 2012, les mesures de conductivité soient affectées par une dérive de la sonde.



Figure 34 : Chroniques des données au PIB5D.



4. Conclusions

4.1. SYNTHÈSE PAR PARAMÈTRE

• Influence de la marée.

La marée influence les niveaux piézométriques dans tous les ouvrages. La relation la plus marquée est observée au piézomètre P6 Ermitage ; le temps de réponse qui marque le transfert de pression est quasi instantané dans ces aquifères généralement très transmissifs. Le signal "marée" est peu visible au piézomètre Grande Ravine où par contre, l'influence des précipitations cycloniques via les crues de la rivière à proximité est importante. Globalement, mis à part cet ouvrage P5, les fluctuations des niveaux piézométriques sont similaires (Figure 35).

Conductivité et température sont également influencées par la marée mais de manière différente selon les sites et la profondeur au droit d’un même forage. Les transferts de masse au sein des aquifères volcaniques mis en évidence par les mesures de conductivité apparaissent alors complexes et reflètent des processus variés selon l’hétérogénéité du milieu.

Figure 35 : Comparaison des niveaux piézométriques



• Influence des précipitations

Sur l'ensemble des ouvrages, sauf P5 Grande Ravine, les précipitations ont une d'influence peu marquée (niveau, conductivité et température) qui s’explique par l’influence de l’océan qui d’une part stabilise les niveaux piézométriques (potentiel imposé) et d’autre part fluctue avec la marée. De plus, les aquifères sont très transmissifs et offrent peu de réactivité en terme de variation piézométrique, même à une forte recharge. Distinguer la part de la marée de celle de la recharge dans les fluctuations piézométriques est délicate car les amplitudes sont du même ordre de grandeur, et car les variations sont dans les deux cas de hautes fréquences.

• Influence des échanges nappe/rivière

Les crues peuvent influencer les variations piézométriques via les échanges nappe/rivière, telles que ceux observés pendant un cyclone. Tous les paramètres sont alors concernés. Niveau piézométrique et conductivité varient de manière classique : augmentation des niveaux piézométriques et baisse de la conductivité. Ces variations sont brèves avec notamment un retour rapide aux valeurs antérieures à l’image d’un hydrogramme de crue. La température, paramètre généralement stable ou variant lentement à l'échelle de l'année, varie ici de manière marquée lors des deux cyclones : on observe une évolution de la température semblable à celle d'une crue (montée et descente rapide des températures). La réaction a lieu essentiellement dans la partie supérieure de l'aquifère. Le piézomètre Grande Ravine peut bénéficier d'une recharge plus importante ou mieux drainée en provenance des niveaux superficiels.

• Influence des pompages

L'influence des pompages à court terme n'a pas été identifiée sur les ouvrages proches de prélèvement : P5 Grande Ravine (12266X0080/P5), Petite Ravine Amont (12266X0041/PIEZO), P11 Aval syndicat (12266X0041/PIEZO). Cependant, de manière cohérente avec ce qui a été observé sur la plaine du Gol, des variations moyen terme (à l’échelle du mois) sont possibles.

• Températures

Les températures varient entre 18 et 22 °C en fonction de la profondeur mais restent stables en un même point quand la recharge est dominée par une infiltration diffuse et donc suffisamment lente pour que la température s’équilibre avec l’aquifère. Le comportement de P5 Grande Ravine est atypique du fait d’une recharge localisée très rapide via les échanges nappe/rivière, et montrent de fortes variations, de l'ordre de 5 °C pendant une quinzaine de jours, à la suite de pluies cycloniques. La température reste stable en dehors de ces périodes quand la recharge diffuse domine.



4.2. RECOMMANDATIONS POUR LE SUIVI

4.2.1. Recommandations générales

Les recommandations générales portent sur le choix des paramètres à suivre, leur fréquence d'enregistrement et la position des sondes dans les forages. Ces mesures doivent permettre de définir le principal indicateur du suivi quantitatif constitué par la position de l'intrusion saline et par son évolution dans le temps. Le suivi doit être envisagé sur une longue durée car les avancées d'intrusions salines peuvent être lentes et non visible à l'échelle d'une année

Paramètres à suivre : les deux paramètres de base à suivre sont la conductivité électrique et le niveau piézométrique.

Conductivité : La conductivité électrique définit la minéralisation globale de l’eau (peu minéralisée, douce, saumâtre, salée…) ; c'est donc un paramètre directement en relation avec la problématique des intrusions salines. La conductivité électrique informe aussi sur les transferts de masse entre eaux de différentes qualités chimiques en complément des transferts de pression qui sont décrits par les niveaux piézométriques. Les transferts de masse sont essentiels à connaître dans la problématique des intrusions salines lorsque les aquifères sont très transmissifs comme ceux du littoral réunionnais

Son utilisation en milieu côtier est classique car elle permet, si les mesures sont suffisantes, de caractériser la géométrie des intrusions salines et leur déplacement dans le temps.

La mesure en un point permet de suivre l'évolution de la salinité dans le temps pour une profondeur donnée.

Les logs de conductivité : Les logs de conductivité permettent en premier lieu de placer les sondes de mesures en continu aux emplacements corrects (où les évolutions de l'intrusion seront visibles). Ensuite, mesures en continu en un point (conductivité en fonction du temps) et logs (conductivité en fonction de la profondeur) sont complémentaires.

Niveau piézométrique : le niveau piézométrique est contrôlé en partie par les fluctuations de la marée.

Température : sur les données acquises durant ce projet, la température a complété l'analyse du fonctionnement de P5 Grande Ravine qui est marquée par une recharge localisée – rapide - via les pertes de rivière à proximité. Sur les autres points, la température est stable et n'apporte pas d'information. Néanmoins, elle est automatiquement mesurée pour normaliser la mesure de conductivité à 25 °C. Elle est donc à conserver pour le suivi.

Marée : L'influence de la marée sur les niveaux est essentielle et peut également être très importante sur la conductivité sur la plupart des sites équipés. Elle doit donc être mesurée.

Pression atmosphérique : la connaissance de la pression atmosphérique est nécessaire si on utilise des sondes où la pression atmosphérique n'est pas compensée.

Position des sondes :

Le suivi montre des enregistrements de conductivité très différents en fonction de leur profondeur. Les sondes doivent donc être positionnées de manière à suivre l'intrusion saline qui



aura été reconnue au préalable par un ou plusieurs logs de conductivité. Le principe général est de placer la sonde à une profondeur telle que la conductivité variera en cas d'avancée ou de recul de l'intrusion saline, c'est-à-dire à l'interface eau douce / eau salée. Cependant les interfaces sont plus ou moins marquées, peuvent fluctuer dans le temps, sont repérées plus ou moins précisément. Dans la pratique, on recommande un minimum de deux sondes de part et d'autre du milieu de l'interface.

La sonde mesurant le niveau piézométrique est à placer dans la partie supérieure. On peut ainsi utiliser une sonde 0-1 bar plus précise (0.5 cm pour une sonde 0-1 bar contre 5 cm pour une sonde 0-10 bars). Compte-tenu des faibles amplitudes des niveaux piézométriques, cette précision est nécessaire.

Fréquences des mesures

On a vu que la marée influence les niveaux piézométriques et la conductivité. Dans le contexte réunionnais, les fluctuations piézométriques sont faibles. Le pas de mesure doit être court pour visualiser des fluctuations ayant un cycle d'une demi-journée. Il est proposé de rester homogène avec la fréquence retenue par l'Office de l'eau sur ses autres sites : 12 mn.

Durée des mesures

Plus encore que dans les réseaux piézométriques classiques, il est important de prévoir le suivi d'aquifère côtier sur du long terme. En effet, dans ce contexte, les longues chroniques sont nécessaires pour identifier les phénomènes présentant une tendance à long terme. Cela peut être le cas d'une intrusion saline dont la progression serait lente et non visible sur une durée d'enregistrement trop courte. Cette situation a été observée à La Réunion à Grande Ravine grâce à l'historique, débutant en 1989, des logs de conductivité réalisés par l'Office de l'eau.

4.2.2. Suivi des aquifères côtiers à La Réunion

Les aquifères côtiers de La Réunion sont actuellement suivis par l'Office de l'eau Réunion. Les points qui ont été instrumentés dans ce projet sont complémentaires du suivi de l’Office (paramètres et points). L'analyse suivante porte sur l'intérêt de conserver ou non ces points.

De manière générale, le suivi 2012/2013 a montré des spécificités pour chaque site, ce qui confirme la forte hétérogénéité des aquifères littoraux volcaniques réunionnais sollicités par les pompages. Des redondances entre points de mesure n'ont pas été mises en évidence ce qui incite à garder l’ensemble de ces points dans le réseau. Les recommandations pour un suivi sont les suivantes :

• Suivi du piézomètre P6 Ermitage – 12265X0027/P6

Objectif principal : suivi du niveau piézométrique et de l'interface sans influence des pompages.

Instrumentation : maintien des sondes à leur place actuelle (-27.91 m NGR et – 33.95 m NGR) : elles sont placées dans l'interface et enregistrent en cette position des modifications de conductivité renseignant sur les déplacements de l'interface.



• Suivi du piézomètre P5 Grande Ravine – 12266X0080/P5

Objectif principal : suivi du niveau piézométrique, de l'interface et de la température sur un site marqué par une recharge localisée depuis des pertes de rivière. Cet ouvrage permet de suivre de manière exceptionnelle le suivi du transfert de pression et de masse depuis la rivière Grande Ravine pendant les épisodes cycloniques à l'aide de 3 paramètres (niveau, conductivité et température) et sur plusieurs profondeurs.

Instrumentation : maintien des sondes à leur place actuelle (-16.34 m NGR, -22.14 m NGR, - 28.14 m NGR et -31.4 m NGR). Deux sondes sont placées au-dessus de l'interface et deux autres dessous. La connaissance des débits de la rivière Grande Ravine (jamais mesurés d'après de site de l'Office de l'eau) permettraient de pouvoir quantifier les échanges nappe/rivière et étudier les phénomènes de diffusion sur la recharge localisée.

• Suivi du piézomètre Petite Ravine Amont – 12266X0041/PIEZO

Objectif principal : suivi du niveau piézométrique (influencé par la marée) et de la conductivité (non influencée par la marée d’après les données actuelles) en un point un peu plus éloigné de la mer que les autres (1 km). Le suivi du pompage dans le puits Petite Ravine (12266X0041/PIEZO) n'est pas possible à partir de ce point.

Instrumentation : maintien de la sonde à sa place actuelle (-1.3 m NGR).

• Suivi du piézomètre P11 Syndicat Aval Pierrefonds – 12288X0078/P11

Objectif principal : suivi d'un ouvrage fortement impacté par la marée avec deux interfaces eau douce/eau salée, et localisé à proximité de forages d’exploitation susceptibles d’interférer avec le piézomètre à moyen/long terme. Par suite de la dégradation du forage vers 93 m de profondeur, il n'y a plus la possibilité de placer une sonde pour le suivi de cette seconde interface. Le suivi de cette configuration particulière reste néanmoins intéressant à suivre dans sa partie supérieure. L'idéal néanmoins serait d'avoir accès par un nouveau piézomètre à la partie aquifère profonde et douce. Instrumentation : Les sondes ont été placées en fonction de la position des interfaces d'après les logs de conductivité. Le suivi 2012/2013 a conforté les choix initiaux. Les sondes sont donc à maintenir aux altitudes suivantes : -20.03 m NGR, -25.03 m NGR, - 20.03 m NGR, -64.03 m NGR et -66.39 m NGR.

• Suivi de la Plaine du Gol

Sur ce secteur, les exploitants de l'aquifère vont mettre en place un réseau dédié au suivi des pompages dont la définition fera l'objet d'un arrêté de la Police de l'eau. Sur le plan patrimonial, il convient que le suivi des aquifères côtiers intègre les points suivants : PIB5A, PIB5B, PIB5C, PIB5D et PIB4C. Le piézomètre du Gol, situé dans une enceinte industrielle et proche du puits du Gol (100 m) sera suivi dans le cadre de l'exploitation de l'usine du Gol.



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