TARDOIRE B 14 - sigespoc.brgm.frsigespoc.brgm.fr/IMG/pdf/d_atlas_bandiat.pdf · le karst, plusieurs auteurs se sont exercés à réaliser des bilans qui les ont conduit à utiliser

TARDOIRE, BANDIAT, BONNIEURE

GEOLOGIE

Ce bassin versant rassemble celui du Bandiat, de la Tardoire et de la Bonnieure au Nord. Il s'étend pour une bonne partie de sa superficie sur le département de la Dordogne. D'un point de vue géologique, il comprend 2 grands domaines : à l'Est, principalement en Dordogne, le socle du Massif Central composé de roches variées (granites, schistes, gneiss…), à l'Ouest, les formations principalement calcaires du Jurassique inférieur à supérieur, constituant le "karst de La Rochefoucauld". On trouve, dans l'extrémité sud-est un peu de Crétacé supérieur. Enfin, l'ensemble est recouvert par des placages tertiaires, sédimentation continentale détritique (sablo-argileuse) produit du démantèlement du substratum ou dépôts de complexes fluviatiles. Le socle s'enfonce progressivement sous cette couverture sédimentaire, à la faveur des nombreuses failles qui affectent tout le secteur (cf. coupe). A la base de l'empilement sédimentaire du Jurassique on trouve le Lias (grés, calcaires et dolomies) sur environ 50 m d'épaisseur, surmonté par les marnes du Toarcien et de l'Aalénien (10 m d'épaisseur en bordure du socle, jusqu'à 100 m à l'Ouest). Au cours du Jurassique moyen et supérieur, la permanence d'une sédimentation de haut-fond constitue une spécificité locale qui explique le développement du karst. Il s'y dépose en effet une sédimentation grossière, franchement carbonatée, souvent récifale en marge de pays émergés. A l'Ouest de ce domaine, les faciès du Jurassique sont plus argileux et marneux.

HYDROGEOLOGIE On peut trouver dans ce bassin 4 ensembles aquifères :

La zone d'altération et de fissuration du socle renferme des nappes localisées en général peu productives,

L'aquifère de l'Infra-Toarcien plus ou moins productif,

Le karst du Jurassique moyen et supérieur,

Les placages tertiaires qui peuvent emmagasiner des stocks d'eau mais qui sont globalement peu perméables.

Parmi ces aquifères, c'est celui du karst de La Rochefoucauld qui est de loin le plus important. Son épaisseur potentiel est de l'ordre de 500 m correspondant principalement à des calcaires récifaux. La karstification y est très développée avec des effondrements (dans la Forêt de la Braconne notamment) de grandes dimensions rappelant les figures observées dans les grandes zones karstiques à travers le Monde. La Tardoire, le Bandiat et la Bonnieure se perdent dans la nappe, en totalité pour les deux premières pendant l'été, ou en partie, dès qu'elles pénètrent dans les terrains du Dogger. Le réseau hydrographique, dense en amont sur le socle, devient très faible, voire inexistant pendant l'été, sur le massif karstique. Les écoulements se font en souterrain, dans un réseau développé, à des vitesses dépassant souvent 100 m/h. Les rivières sont en règle générale perchées (parfois de plusieurs dizaines de mètres) par rapport à la nappe. Les sources de la Touvre (et de la Lèche très proche), qui sont dans le bassin versant voisin, constituent quasiment le seul exutoire de ce karst. Seconde source de France par son débit, on estime que l'apport des rivières représente environ 70 % de son alimentation (cf. [8] et [9]). Signalons que, si le Bandiat et la Tardoire se perdent intégralement dans la nappe (ces 2 rivières ne s'écoulent jusqu'à la Charente qu'en période de crue), le fonctionnement de la Bonnieure est plus complexe. Elle ne perdrait une partie de son eau vers la Touvre qu'en période de basses eaux. En période de hautes eaux il existe une crête piézométrique entre la Tardoire et la Bonnieure.

Typologie du bassin versant

Superficie 841 km2 en PCH sur 1457 km2 au total

Périmètre 210 km au total

Indice de compacité 2.2

Altitude max.349 m en PCH pour 488 m NGF sur la totalité du

bassin

Altitude min. 61

Densité hydrographique 0.6 par km à l'amont, très faible sur le karst

Géologie Karst jurassique, socle à l'amont

Type nappe karstique, fissurée, matricielle

Les écoulements de cette nappe se font globalement d'Est en Ouest. Les eaux souterraines seraient bloquées à l'Est, du moins en partie, par les faciès marneux du Jurassique, et remonteraient à la faveur de la fracturation. Le conduit de la source principale de la Touvre peut se visiter sur plus de 140 m de profondeur. Une synthèse récente [8] propose de retenir pour les sources de la Touvre et le massif karstique :

470 km2 pour le bassin d'alimentation directe et 1200 km2 pour le bassin total,

350 Mm3 en moyenne par an qui transitent par les sources,

20 Mm3 prélevés en moyenne par an dans le massif karstique, à peu prés à part égale entre l'AEP et l'agriculture,

5000 t par an d'azote sortant par les sources et 15000 t de calcaire dissous par an.

10 à 15 mg/l de nitrates aux sources (stable depuis 20 ans) et 25 mg/l en moyenne dans le karst, ce qui montre l'importance de la contribution des eaux superficielles moins chargées en nitrates.

Dans le karst les valeurs de transmissivité calculées (in [8]) s'étale de 10-4 à plus de 10-2 m2/s, traduisant l'hétérogénéité de l'aquifère. Les valeurs d'emmagasinement calculées par les différents auteurs (in [8]) donnent également une fourchette très grande, de 10 % (calculés à partir des vides relevés sur les forages) à moins de 1 %. Ces incertitudes traduisent les difficultés d'estimer, même de manière approchée, le volume des stocks souterrains. En conclusion, on ne peut étudier ce bassin versant sans intégrer les sources de la Touvre et de la Lèche qui font partie intégrante du système. Le découpage ici retenu n'est donc pas adapté.

Coupe géologique à travers le karst de La Rochefoucauld

Bloc-diagramme du bassin versant vu depuis le Sud

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Bassin versant Bandiat/Tardoire/Bonnieure

Géologie et points d'eau

15


SYSTEMES AQUIFERES ET PRELEVEMENTS

Libres :

113 : "Charente Nord" Jurassique supérieur

118B : "Angoumois – Est Charente"

118c1 : "Angoumois – Turono-Coniacien du Sud Charente"

118c2 : "Angoumois - Cénomanien du Sud Charente"

118k : "Angoumois – Jurassique karstique"

118k01 : "Angoumois – Jurassique karstique" Formations superficielles

118l : "Angoumois et Seuil du Poitou –Lias"

573a1 : "Seuil du Poitou, Sud-Est de Niort – Bassin de la Boutonne" Jurassique supérieur

Captifs :

217 : "Dogger du Bassin Aquitain"

232 : "Lias du Bassin Aquitain"

NuméroCaract.

hydrogéol.Type

Nb

ouvragesPrélvt AEP*

Prélvt

agricole*

Prélvt

autres*Total

113 T,S Fissuré 5

118b T,S Fissuré 19 0.19 0.19

118c1 T,S Karstique 1

118c2 T,S Karstique 2

118k T,S Karstique 266 1.44 3.25 4.69

118k01 T,S Matriciel 4

118l T,S Karstique 25 0.43 0.06 0.49

573a1 T,S Fissuré 5

217 T,S Karstique 3 0.05 0.05

232 T,S Karstique 32 0.68 0.85 1.53Total 362 2.548 4.401 6.95*En Mm3 par an (moyenne estimée) / Bilan non exhaustif fonction des données en base (cf. texte ci-dessous)

Les prélèvements sont évalués à partir des fichiers Agence de l'Eau Adour-Garonne pour l'AEP, des fichiers police de l'eau pour les ouvrages agricoles

1. En Charente, du fait de l'assimilation des forages peu

profonds à des eaux de surface, les prélèvements agricoles en nappe sont largement sous-estimés. De plus, les prélèvements AEP aux sources de la Touvre ne sont pas comptabilisés dans ce bassin versant (8.4 Mm3 par an). Si on comptabilise ces débits, on arrive à des prélèvements AEP par an de l'ordre de 11 Mm3. Les prélèvements agricoles ont été estimés pour le karst à 9 Mm3 par an (in [8]). Il apparaît donc cohérent de retenir le chiffre de 10 Mm3 pour les prélèvements agricoles sur une année moyenne et sur ce bassin versant (partie en Charente uniquement), et celui de 13 Mm3 pour le total des prélèvements en excluant la Touvre. Ces prélèvements se répartissent principalement dans l'aquifère karstique de La Rochefoucauld (de l'ordre de 70 % du total). Le restant est essentiellement prélevé dans l'aquifère de l'Infra-Toarcien (environ 2 Mm3 par an).

SUIVI METEOROLOGIQUE

Stations (dans le bassin ou

proche)Mesures Période

Altitude en m

NGF

Chasseneuil-sur-Bonnieure P depuis 1957 126

Rivières P, T depuis 1994 87

Montemboeuf P, T, ETP depuis 1990 243

La Rochefoucauld P depuis 1967 105

Orgedeuil P, T depuis 1983 120

Marthon P, T depuis 1974 120

Stations climatologiques

Malgré le nombre de stations qui couvrent ce domaine, les seules données d'écoulement fournies par MétéoFrance le sont à la station de Montemboeuf. Par ailleurs, la Réserve Utile du sol est estimée en moyenne sur ce domaine à 75 mm (in [1]) (pour la partie en Charente uniquement). La variabilité de la nature lithologique du bassin versant pris dans son ensemble (socle, karst), la variabilité de la nature des sols qui en résulte conduisent à de grandes incertitudes sur le calcul des écoulements qui viennent in fine alimenter les rivières et les nappes. En ce qui concerne le karst, plusieurs auteurs se sont exercés à réaliser des bilans qui les ont conduit à utiliser des valeurs de pluies efficaces très différentes : 450 mm par an pour les uns à 250 mm pour les autres (in [8]).

SUIVI HYDROLOGIQUE

StationsSurface

BVPériode

Min/max

m3/s

Police de

l'eau

St-Ciers-sur-Bonnieure 203 Depuis 1968 0.003/70.4

Pont-de-Coulgens 1200 Depuis 1968 0.001/115

Montbron (Moulin de Lavaud) 389 Depuis 1967 0.25/93

Maisonnais-sur-Tardoire* 140 Depuis 1970 0.13/40

Feuillade 333 Depuis 1967 0.1/32.6

Foulpougne (La Touvre)** ? Depuis 1979 *Située en Limousin **Située hors de ce bassin versant

Compte-tenu de la complexité et de l'importance (alimentation en eau d'Angoulême) de ce bassin versant, le suivi hydrologique est relativement dense. A l'amont, les rivières (Bandiat, Tardoire, Bonnieure…) s'écoulent sur les formations de socle sans circulation souterraine profonde. Le réseau y est dense. Dès que les cours d'eau arrivent sur les terrains karstiques, le Lias mais surtout le Dogger, ils se perdent en partie ou en totalité. Les eaux se retrouvent pour l'essentiel aux sources de la Touvre. De nombreux bilans ont été établis par les auteurs (in [8]). Le graphe de synthèse comparant les débits à l'entrée sur le karst (stations de Feuillade sur le Bandiat et de Montbron sur la Tardoire) et ceux en sortie (station aval de Coulgens sur la Tardoire et débit de la Touvre à Foulpougne) illustre bien les mécanismes hydro(géo)logiques sur le cycle 2002/2003. Les débits à l'entrée sur le karst sont toujours supérieurs au débit à Coulgens à l'aval. Ils tendent toutefois à se rapprocher au moment des crues. La décrue de la rivière est beaucoup plus rapide à Coulgens qu'à l'amont. Parallèlement, la station de Foulpougne montre pour la Touvre un débit relativement et remarquablement régulier. Les crues s'y marquent mais de manière très amortie et légèrement décalée. Elles durent plus longtemps. Ce graphe montre aussi la part des circulations souterraines rapides par rapport aux circulations plus lentes dans le karst. Enfin, la différence sorties/entrées est toujours en faveur des premières sauf en crue où les entrées sont plus importantes que le cumul des débits de la Tardoire et de la Touvre. En dehors des crues, durant la période de hautes eaux, le bilan semble se stabiliser autour de 10 m3/s, correspondant à peu prés aux entrées directes par les pluies dans le karst, aux autres apports souterrains et pertes de rivières (Bonnieure…). Sur le cycle 2002/2003, les pertes du Bandiat et de la Tardoire vers l'aquifère au détriment du débit aval (126 Mm3) représentent environ 60% de leur débit amont (300 Mm3). Si nous considérons que ces pertes viennent alimenter en totalité la Touvre, elles correspondent à environ 50% du débit enregistré dans la même période sur ce cours d'eau.

Evolution à la station de Chasseneuil-sur-Bonnieure

0

2

4

6

8

10

12

14

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3/s

1999 2000 2001 2002 2003 2004

Données DIREN Poitou-Charentes

Evolution à la station hydrométrique de Coulgens

0

10

20

30

40

50

60

70

80

janv févr mars avr mai juin juil août sept oct nov déc

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3/s

1992 1993 1994 1995 2000 2001 2002

2003 2004


Evolution à la station hydrométrique de FEUILLADE2

0

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30

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Dé

bit e

n m

3/s

2002 2003 2004


1 Débit autorisé x 12 heures x 90 jours

16


Evolution à la station hydrométrique de Montbron

0

10

20

30

40

50

60

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Dé

bit e

n m

3/s

1999 2000 2001 2002 2003 2004


Evolution à la station hydrométrique de Gond Pontouvre

(Touvre)

0

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15

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30

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Dé

bit e

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3/s

1992 1993 1994 1995 1999 2000 2001

2002 2003 2004


Comparaison des débits aux stations hydrologiques sur le cycle 2002/2003

-10

0

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01/09/02 01/10/02 01/11/02 01/12/02 01/01/03 01/02/03 01/03/03 01/04/03 01/05/03 01/06/03 01/07/03 01/08/03

Déb

it e

n m

3/s

Sortie : Tardoire à Coulgens

Sortie : Touvre à Foulpougne

Entrée : Feuillade + Montbron

Bilan : Sortie - Entrée

BILANS ECOULEMENT/RUISSELLEMENT

Cycle Nov->Fév Mars->Juin Juil->Oct Cycle hydro Bilan

00/01 179/494 134/238 7/0 320/732 412

01/02 14/? 23/? 4/? 40/? ?

02/03 101/? 23/0 0/0 125/? ?

Bilan ruissellement/écoulement - Coulgens/Montemboeuf

Sortie/Entrée (millions de m3)

Ce bilan a été réalisé sur 3 cycles à partir des données de la stations de Coulgens et des données très partielles de la station météorologique de Montemboeuf : écoulement avec RU de 100 mm. Les entrées par les pluies ont été calculées à partir de ces écoulements appliqués sur le bassin versant de la station de Coulgens de 1200 km2. Ces calculs n'ont pu se faire que sur le premier cycle, qui correspond à une année hydrologique humide.

Malgré les nombreuses incertitudes qui pèsent sur ces calculs (représentativité de la station de Montemboeuf, choix d'une RU de 100 mm…), le bilan de l'année 2000/2001 fournit des résultats cohérents avec les approches précédentes. Sur l'année la station de Coulgens ne recevrait qu'un peu plus de 40 % des écoulements calculés à partir des pluies tombées sur son bassin versant. Ce pourcentage varie en fonction des saisons. En hiver, les fuites vers les nappes sont plus importantes, du moins sur le cycle étudié. Au printemps, vraisemblablement du fait que les nappes sont rechargées, la proportion d'eau qui parvient à la station de Coulgens est nettement plus importante. Par ailleurs, ces calculs comparatifs soulignent l'absence d'inertie de la rivière à Coulgens qui ne dispose pas pendant l'été de réserves permettant de soutenir son étiage. Le Bandiat et la Tardoire sont en effet nettement perchées en général par rapport à la nappe.

Bassin versant Bandiat/Tardoire/Bonnieure : Piézométrie, points

d’eau, prélèvements comptabilisés, systèmes aquifères libres

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BDCARTO © IGN / BDGARTHAGE © AEAG


SUIVI PIEZOMETRIQUE

Stations NuméroZ m

NGF

Prof.

MAquifère Période

Min/Max

cote M

Min/Max

prof. M Police

Amant 06854X0051 97.88 85 Dogger depuis 1992 63/77 35/21

Agris 06858X0036 75.8 63 Dogger depuis 1992 46/72 30/4

Yvrac 06866X0018 145 144 Infra-Toarcien depuis 2003

St-Projet 06865X0020 94.35 98 Dogger depuis 1996 49/73 45/21

Feuillade1 07106X0517 106.87 176 Infra-Toarcien depuis 1998 96/105 11/2

Feuillade2 07106X0518 106.89 32 Dogger depuis 1998 105/106.5 2/0

Piézomètres

Les suivis piézométriques, relativement nombreux sur ce bassin, montrent des comportements différents de la nappe du Dogger entre l'amont et l'aval. A l'amont (La Feuillade), les battements annuels sont faibles (moins de 5 m) traduisant vraisemblablement l'alimentation constante durant toute l'année de la nappe par le Bandiat. A l'aval en revanche (Agris, St-Projet) les battements sont d'amplitude élevés, la rivière étant nettement perchée par rapport à la nappe et ne venant l'alimenter qu'à l'occasion de crues. Enfin, il convient de remarquer qu'à l'amont (La Feuillade) le piézomètre à l'Infra-Toarcien, qui présente une évolution très proche de celui au Dogger, montre aussi une cote piézométrique inférieure de quelques mètres à celle de la nappe du Dogger, enregistrant une tendance à l'alimentation de la nappe inférieure par la nappe supérieure.

REGLEMENTATION L'ensemble de ce bassin versant est situé en Zone de Répartition des Eaux. Chaque cours d'eau est géré séparément. Lorsque les seuils d'alerte sont dépassés pendant 2 ou 3 jours consécutifs, des mesures de restrictions sur les prélèvements agricoles sont mises en œuvre, prenant la forme de limitation des volumes en gestion volumétrique, d'arrêts journaliers hors gestion volumétrique. Au Nord, la Bonnieure est gérée à partir de 4 seuils définis sur la station de St-Ciers : 500 l/s, 400 l/s, 180 l/s et 110 l/s pour l'arrêt total. Pour la Tardoire, les seuils sont fixés sur la station de Montbron : 1000 l/s, 700 l/s, 500 l/s et 300 l/s. Pour le Bandiat, c'est la station de La Feuillade avec 800 l/s, 600 l/s, 370 l/s et 220 l/s pour l'arrêt total. La gestion de la Touvre et de ses affluents, ainsi que celle du karst de la Rochefoucauld, se fait parallèlement à partir de seuils piézométriques fixés sur le piézomètre de la Rochefoucauld (52.50 m, 47.21 m, 45.73 m). Le dépassement de ces niveaux entraîne respectivement les limitations de prélèvement suivantes : 2950 m3/ha, 2600 m3/ha et 1600 m3/ha. L'interdiction est totale à compter du 1

er septembre ou si le débit de la

Touvre est inférieur à 2.8 m3/s.

Evolution à la station piézométrique Agris (06858X0036)

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1992 1993 1994 1995 1996 1997

1998 1999 2000 2001 2002 2003

Source Conseil Régional Poitou-Charentes

Evolution à la station piézométrique St-Projet (06865X0020)

45

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1996 1997 1998 1999 2000 2001

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1/9/02 1/10/02 1/11/02 1/12/02 1/1/03 1/2/03 1/3/03 1/4/03 1/5/03 1/6/03 1/7/03 1/8/03

Ech

ell

e P

luie

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Ech

ell

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es p

iézo

mètr

es

Pluie mm (La Rochefoucauld)

Piézo Feuillade1 m NGF

Piézo Feuillade2 m NGF

Piézo St Projet m NGF

Piézo Agris m NGF

Débit à Gond-Pontouvre m3/s

Débit à St-Ciers sur Bonnieure en m3/s

Débit à Coulgens m3/s

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SYNTHESE Ce bassin versant est particulièrement complexe, caractérisé par une partie amont sur socle, où les ruissellements superficiels sont prépondérants et le réseau hydrographique dense, et une zone aval, le karst de la Rochefoucauld, où les rivières se perdent et où le réseau hydrographique est quasiment inexistant, en particulier en été. Les pertes de débit des cours d'eau vers les nappes peuvent être estimées à environ 60 % du débit total. D. RAMBAUD dans sa thèse [4] estime que les pertes de la Bonnieure seraient supérieures à 50 % du débit total et celles de la Tardoire et du Bandiat supérieures à 70 %. Ces pertes vers les nappes viennent principalement alimenter les sources de la Touvre. On estime en effet par ailleurs que les rivières contribuent à plus de 70 % à leurs débits. Il faut souligner que l'importance de ces apports et des pertes en rivière dépend du contexte hydrologique et diffère en périodes de hautes et de basses eaux. Ainsi, la Bonnieure ne viendrait alimenter les sources de la Touvre que l'été, car, en période de hautes eaux, il existe une crête piézométrique entre cette rivière et la Tardoire.

Evolution à la station piézométrique Feuillade1 (07106X0517)

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110

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aiju

in juil

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Co

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NG

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1998 1999 2000 2001 2002 2003


Evolution à la station piézométrique Feuillade2 (07106X0518)

103

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107


Co

te e

n m

NG

F

1998 1999 2000 2001 2002 2003


Le graphe de synthèse pluies/débits/piézomètres illustre assez bien le fonctionnement du système. A la station aval de Coulgens, les crues de la Tardoire, légèrement différées par rapport aux pluies, sont violentes avec des vidanges très rapides traduisant l'absence d'un soutien par des eaux souterraines. La Bonnieure a une réaction assez similaire mais la vidange est amortie par des apports souterrains. Le débit de la Touvre en revanche est assez remarquablement régulier. Le rapport entre débit en crue et débit à l'étiage est à peu prés de 2. Le graphe permet de distinguer l'impact, au cours d'une crue, des transferts rapides et des transferts plus lents. Les graphes des piézomètres montrent des battements élevés en zone aval, avec des comportements similaires sur les piézomètres d'Agris et de St-Projet. En revanche, à l'amont, les faibles battements sont vraisemblablement dus à l'alimentation continue sur l'année de la nappe par les pertes des rivières. Les graphes traduisent aussi, dans cette zone amont, une tendance à l'alimentation de la nappe infra-toarcienne par la nappe supra-toarcienne.

La gestion de ces cours d'eau et de leur bassin versant (Bonnieure, Tardoire, Bandiat) apparaît donc indissociable de la gestion de la Touvre et devrait donc intégrer les 3 départements concernés par le bassin versant (16, 24 et 87). Le dispositif de suivi apparaît relativement complet avec des stations permettant de suivre les débits amont et aval. Il existe sur le karst de la Rochefoucauld et les sources de la Touvre une grande quantité de travaux, dont au moins 2 thèses. Malgré cette somme de connaissances et du fait des enjeux importants et du caractère exceptionnel de ce système, ce bassin versant mériterait une synthèse approfondie incluant l'analyse statistique des informations disponibles, en regardant les historiques pluies/débits/piézométrie, complétée par des observations de terrain (débit de source, analyses de la karstification…).

Bassin versant Bandiat/Tardoire/Bonnieure

Réseaux de mesures et relations nappe/rivière

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BDCARTO © IGN / BDGARTHAGE © AEAG

SCAN 100 ©® IGN 2002

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