Les observations des séries chronologiques et les analyses corrélatoires et spectrales (ACS), réalisées sur les chroniques de précipitations, de niveaux piézométriques et de débits dans le fleuve, démontrent que le fonctionnement hydrodynamique de la Charente amont est complexe. Les relations hydrodynamiques existantes permettent des transferts rapides entre les différents sous-systèmes.
D’une manière générale, I'observation du cycle hydrologique (d'un étiage à l'autre) montre un fonctionnement similaire. Les premières pluies de l'automne rechargent la réserve utile du sol. La nappe et la rivière réagissent peu aux épisodes pluvieux. Les pluies suivantes contribuent principalement aux recharges des nappes. Les rivières réagissent encore assez faiblement. Lorsque les nappes et la réserve utile sont rechargées, les rivières réagissent alors nettement aux nouvelles pluies. Enfin, au printemps s'amorce la décrue des rivières et des nappes. Les caractéristiques de ces dernières, véritables réservoirs tampons, déterminent la sévérité des étiages. Les activités anthropiques (essentiellement les prélèvements agricoles) ne sont que des facteurs aggravants du comportement naturel des eaux superficielles et souterraines. Néanmoins, l’influence réelle des prélèvements sur les débits des rivières et les écoulements des nappes reste difficile à définir dans l’état actuel de nos connaissances.
Les ACS simples et croisées à partir des niveaux piézométriques montrent des phénomènes cycliques de stockage et de vidange avec des réponses rapides aux précipitations (quelques jours en moyenne). Ces phénomènes cycliques d’une période, souvent proche de l’année, sont très marqués, essentiellement, pour les piézomètres implantés dans des aquifères dont les niveaux de base sont constitués par le fleuve Charente (Ruffec pour le Dogger, Aigre pour le Malm). De plus, les corrélogrammes croisés entre deux niveaux piézométriques situés dans des aquifères superposés indiquent des phénomènes de drainance vers l’aquifère profond. Les résultats des ACS réalisées lors de ce travail confirment bien les premières observations réalisées sur les piézomètres mis en place par Thinon-Larminach (2000, cf. paragraphe 1.3.5.2), ainsi que le comportement des niveaux de nappes dans les piézomètres avec les cycles de recharge et de vidange (cf. paragraphe 1.3.4.2).
Cependant à l’échelle régionale, les ACS simples et croisées soulignent que les formations géologiques répertoriées (Lias, Dogger, Malm) semblent avoir un comportement homogène. Cet encaissant carbonaté correspond donc à une vaste juxtaposition de réservoirs aquifères sur plus de 4000 Km² alimentés par les précipitations et en partie drainés par le fleuve et ses affluents. Les perméabilités élevées dans ces réservoirs se traduisent par des réponses aux précipitations et des vidanges très rapides.
En ce qui concerne les hydrogrammes des rivières, ils ont montré des décrues relativement atténuées par l'apport des nappes. Les pics de crue sont souvent décalés d'environ 2 jours par rapport à l'épisode pluvieux, ce qui a été vérifié par les ACS croisées. Les rivières disposent donc de stocks tampons souterrains permettant de les alimenter l'été. Les bassins versants concernés ont des étiages un peu moins critiques que dans les autres secteurs de la région. Toutefois, les comportements varient selon les tronçons du fleuve et entre les formations aquifères. A partir de l’analyse des hydrogrammes de Suris et Rochemaux, il a été démontré que le Lias profite des pertes de la Charente pour son alimentation, essentiellement, pendant les basses eaux (figure 1.47).
En ce qui concerne le Dogger, la situation est plus contrastée même si la Charente constitue généralement son niveau de base. Les ACS simples et croisées portant sur les débits ont
permis d’identifier des temps de transfert relativement courts, de l’ordre de 4 jours entre Lavaud et Vindelle, et que l’influence des barrages de Lavaud et Mas-Chaban se fait sentir jusqu’à Saint-Saviol à l’étiage. De plus, des effets mémoires différents à courts et longs termes ont été mis en évidence. En effet, le corrélogramme r(k) de la station de Saint-Saviol possède une amplitude moins importante que les stations de Luxé et Vindelle à court terme, mais son amplitude devient plus importante sur le long terme. Cela peut traduire des paramètres hydrodynamiques de connexion nappe-rivière plus faibles à Saint-Saviol que à Luxé et Vindelle. Mais, ces paramètres plus faibles permettent cependant à la nappe de se vidanger plus lentement et donc de soutenir les débits de la Charente plus longtemps.
Néanmoins, les relations nappe-rivière sont complexes et souvent variables dans l'année. En effet dans beaucoup de cas, les échanges s'inversent entre les périodes de hautes eaux, où les nappes viennent plutôt alimenter les rivières, et les périodes de basses eaux où, ponctuellement, le contraire peut se produire. A partir de l’analyse des hydrogrammes, on peut conclure que pendant les hautes eaux, le Dogger alimente uniformément la rivière sur les tronçons Charroux - Saint-Saviol et Saint-Saviol - Mansle, mais pendant la période des basses eaux, le sens des échanges nappe-rivière s’inverse entre Saint-Saviol - Mansle à cause du tarissement de la nappe et/ou des prélèvements importants (figure 1.47).
Entre Luxé et Vindelle, les hydrogrammes indiquent que les débits amont sont souvent supérieurs à ceux de l’aval ce qui est probablement due à l’impact des prélèvements et/ou à la faiblesse de apports latéraux à partir de la nappe du Malm, voire même l’inversement du sens des échanges nappe-rivière (figure 1.45). Ces résultats sont confirmés par les ACS car une baisse de l’amplitude des corrélations a été observé sur les corrélogrammes de Vindelle par rapport à Luxé. Dans cette configuration, les prélèvements souvent importants et implantés dans les vallées au niveau de la frange fracturée de l’aquifère du Malm (nappes d’accompagnement) viennent également aggraver une situation à l'étiage naturellement difficile.
Ainsi, dans sa partie amont, la Charente s’écoule, essentiellement, sur un substratum carbonaté fracturé et karstique, rendant ses débits très dépendants de sa nappe d’accompagnement. En effet, les analyses corrélatoires et spectrales croisées confirment les liaisons importantes entre la nappe et la rivière sur l’ensemble des tronçons du fleuve Charente. Dans ce contexte, les débits du fleuve sont donc très liés à l'état des ressources souterraines qui, bien qu'abondantes, sont très transmissives. Le régime des rivières traduit ces propriétés. Les eaux de pluie sont en effet rapidement évacuées vers les rivières qui présentent des hydrogrammes assez peu amortis. Durant la saison d’étiage, la nappe, qui possède une inertie faible, s'épuise rapidement, décroche de la rivière dans les zones amont ce qui peut entraîner des assecs sévères, comme au cours des étés 1989 et 1990, où l’écoulement du fleuve a été totalement interrompu en certains points.
A partir de ces informations, une représentation simplifiée du fonctionnement de l’hydrosystème de la Charente amont va pouvoir être réalisée dans le paragraphe suivant.