Origine de l’eau d’une source karstique en relation avec une rivière - Etude par traçages artificiels et tests hydrauliques de la vulnérabilité de la source Saint Antoine (Toulon- SE France).

Abstract

International audienceHydraulic tests were performed by controlling the discharge in a stream in connection with a karst spring. Three tests were performed with a constant discharge during 2 or 3 days and in-situ CTD measurements at the spring. Electric conductivity is relevant to separate flow origin and provide transfer times between the stream and the spring. Pressure time transfer by piston flow and transport time transfer are calculated. Results are compared with a dye tracing experiment performed in a sinkhole in the stream. The main results are:Hydraulic test: It investigates all the stream to spring connections (even the unknown zones of infiltration) and not only one sinkhole. It's a simple and efficient method because in-situ CTD monitoring in spring is accurate and easy to apply. It gives the discharge of the stream supplying the spring by mass water budget of the spring discharge. It can be performed in several hydrological contexts.Dye tracing: The time transfer between a sinkhole and the spring can be longer than the global stream to spring connections (implication for groundwater vulnerability). The tailing effect in the breakthrough curve shows flow conditions. Dye fluorescence concentration has to be corrected by the background signal (changing natural fluorescence linked to organic matter). With field fluorometer, always monitor the artificial dye and another signal for organic matter. Study the in-situ CTD and natural fluorescence for weeks without dye tracer to understand the background signal.Lorsqu'une relation existe entre une rivière et une source, l'étude par traçage artificiel d'un seul point d'infiltration de l'eau ne suffit pas. L'étude fine des relations entre les variations de débit et de chimie du cours d'eau et de la source karstique constitue une méthode complémentaire efficace. Nous présentons dans cette étude les résultats obtenus sur une source karstique alimentée en partie par les pertes d'un cours d'eau. La conductivité électrique est utilisée comme un traceur naturel de l'origine de l'eau, représentatif des variations de proportion de mélange d'eaux d'origine différente. La régulation artificielle du débit du cours d'eau permet de contrôler les conditions hydrologiques et d'observer les réactions de la source. Le cas d'étude se situe dans le Sud-Est de la France, au nord de Toulon. La source Saint Antoine émerge à l’entrée de Toulon à quelques centaines de mètre d’un cours d’eau, Le Las, qui entaille les calcaires et dolomies susceptibles d’alimenter la source. La technique classique du traçage artificiel a été comparée à une série de tests hydrauliques dans le cours d’eau, consistant à réaliser des lâchers d’eau à l’aide d’une retenue située en amont. L’objectif de l’étude est de : (1) montrer les méthodes (traçage artificiel et test hydraulique) mises en œuvre pour déterminer les temps de transfert, (2) croiser et comparer les résultats obtenus avec les deux méthodes, (3) quantifier les temps de transfert de l’onde de pression et l’arrivée de l’eau d’infiltration sur le cas d’étude, (4) donner un exemple d’études préalables nécessaires pour la caractérisation de la ressource en eau en milieu karstique