CONTEXTE ET MÉTHODOLOGIE

I-CONTEXTE

I.1-INTRODUCTION

Ce chapitre présente les résultats d'une expérience de suivi de la dynamique de la zone hyporhéique pendant une variation artificielle de la hauteur d'eau dans la rivière. L'objectif de cette expérience est de mieux comprendre comment se font les flux en zone hyporhéique sous l'effet d'une variation du niveau de l'eau à l'aide de méthodes complémentaires : hydrologiques/hydrogéologiques, géochimiques et géophysiques.

I.2-MÉTHODOLOGIE

Pour effectuer cette expérience, le SIARCE a autorisé et commandé la manipulation d'un barrage situé à environ un kilomètre en aval de l'île Ambart. Pendant une semaine, le niveau du barrage a pu être artificiellement modifié grâce à une action sur les clapets régulant le niveau de l'eau. En temps normal, les clapets sont remontés et maintiennent ainsi un niveau d'eau suffisamment élevé dans la rivière. Le fait d'abaisser les clapets provoque une diminution globale de la hauteur d'eau dans la rivière en amont du barrage. Pour cette expérience, les clapets ont été abaissés durant deux jours, puis remontés jusqu'à ce que la rivière revienne à son niveau initial.

Pour effectuer un suivi complet de la rivière et de la zone hyporhéique, le site de l'île Ambart a été équipé en conséquence. Plusieurs types de dispositifs ont été mis en place pour le suivi. L'expérience s'est déroulée sur une semaine en mai 2015. Tous les jours, un jeu de données complet a été réalisé sur le site pour suivre à la fois l'évolution de la rivière et celle aussi de la zone hyporhéique au sein des sédiments (Figure 5-1 et Figure 5-2).

II-DISPOSITIFS MIS EN PLACE

II.1-SUIVI DE LA RIVIÈRE

Deux sondes CTD, appelées Hypo 1 et Hypo 2, sont placées dans la rivière respectivement en amont et en aval de la zone d'étude. Elles ont permis de suivre le niveau d'eau, la conductivité et la température dans la rivière.

II.2-TUBES DE PRÉLÈVEMENTS MULTI-NIVEAUX

Deux tubes de prélèvements multi-niveaux, P1 et P2, ont servi à récupérer de l'eau porale, à une profondeur comprise entre 10 centimètres et 1 mètre. P1 est situé à environ 1 mètre de la berge rive droite, alors que P2 est situé au centre de la rivière, soit à 4 mètres de l'une ou l'autre des berges.

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II.3-CAPTEURS DE PRESSION

Des capteurs de pression différentiels ont été installés à proximité du tube de prélèvement P1, à différentes profondeurs allant de 30 centimètres à un mètre.

II.4-TOMOGRAPHIE DE RÉSISTIVITÉ ÉLECTRIQUE

Trois profils de résistivité électrique ont été installés à différents endroits et avec différentes résolutions (Figure 5-1) :

i. ERT 1 : Profil transversal à la rivière entre la rive gauche et la rive droite de l'île Ambart, d'une longueur de 23,5 mètres et avec un espacement de 50 centimètres entre les électrodes ;

ii. ERT 2 : Profil transversal à la rivière entre le milieu de l'Essonne et la rive droite, d'une longueur de 9,25 mètres et avec un espacement de 20 centimètres entre les électrodes ;

iii. ERT 3 : Profil longitudinal, parallèle à la rive droite, d'une longueur de 11,75 mètres et un espacement de 25 centimètres entre les électrodes.

Figure 5-1 : Localisation des différents dispositifs installés sur le site pour le suivi de l'expérience du barrage du 18 au 22 mai 2015.

III-DÉROULEMENT DE L'EXPÉRIENCE

III.1-INTRODUCTION

L'expérience s'est déroulée pendant la semaine du 18 au 22 mai 2015. Lors de l'abaissement des clapets du barrage le lundi 18 mai à 13h, le niveau de l'Essonne a diminué de 15 cm. Le mercredi 20 mai à 13 heures, les clapets ont été relevés pour permettre à l'Essonne de retrouver son niveau initial pour la fin de la semaine. Chaque jour, des prélèvements d'eau dans les tubes de prélèvements et dans la rivière, ainsi que des mesures géophysiques sur chacun des profils ont été réalisés. Le détail est donné sur la Figure 5-2. Les mesures géophysiques ont été faites chaque jour sur chacune des trois lignes ERT1, ERT2 et ERT3. Le temps de mesure s'étend entre la fin de matinée et l'après-midi. Chaque profil est effectué en configuration Dipôle-dipôle et Wenner et dure environ 30 minutes. Deux séries de prélèvements multi-niveaux sont faites en complément, en

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fin de matinée et milieu d'après-midi. Les jours où le niveau de la rivière a été abaissé ou remonté, une série de prélèvements supplémentaire a été effectuée entre 13 heures et 14 heures (le 18 et le 20 mai).

Figure 5-2 : Détail des mesures réalisées sur le site de l'île Ambart pendant l'expérience de barrage.

III.2-SUIVI DES PARAMÈTRES PHYSIQUES DE LA RIVIÈRE

Les paramètres de la rivière ont été mesurés de façon continue durant les cinq jours de l'expérience. Ainsi, la cote de l'eau, la conductivité et la température ont été suivies entre le 18 et le 22 mai 2015 (Figure 5-3). L'évolution de la hauteur d'eau en amont et en aval est similaire pendant les 5 jours de l'expérience. La cote mesurée en amont est légèrement plus haute que la cote mesurée en aval, d'environ 5 cm. Il y a donc bien une pente de la surface de l'eau allant de l'amont vers l'aval. Lors de l'abaissement du barrage, on observe une diminution globale du niveau d'eau de 15 cm par rapport au niveau avant abaissement. Une fois ce nouveau niveau atteint, il reste stable durant toute la période où le barrage est ouvert. Puis le barrage est remonté dans sa position initiale, ce qui provoque une augmentation de la hauteur d'eau d'une quinzaine de centimètres, pour se stabiliser à nouveau à une hauteur proche de celle observée au début de l'expérience. Pendant la semaine d'expérience, la conductivité de la rivière change très peu, la variation ne dépassant pas 10 à 15 µS/cm, ce qui est inférieur au seuil de précision de la sonde (environ 15-20 µS/cm). Durant toute la semaine, aucun épisode de pluie ou d'apport dans la rivière n'a été noté. On remarquera tout de même une légère diminution de la conductivité d'environ 5 µS/cm (inférieure au seuil de précision des sondes) lorsque le niveau d'eau augmente le 20 mai après-midi à partir de 13 heures. Ce phénomène dure environ 24 heures puisque le 22 mai midi, la valeur semble être revenue à celle mesurée initialement. Enfin, en ce qui concerne les températures, on observe clairement les variations journalières de la température de la rivière, suivant les températures de l'air. Chaque jour, une température maximale est atteinte dans l'après-midi et redescend durant la nuit. Aucun lien direct n'est observé entre ces trois paramètres.

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Figure 5-3 : Suivi des paramètres physiques de la rivière mesurés par les sondes CTD en amont et en aval de la zone d'étude : en haut, évolution de la cote de l'eau mesurée en amont et en aval, au centre, évolution de la conductivité et en bas, évolution de la température. Ces deux derniers paramètres ne présentent pas de différence notable d'une sonde à l'autre, et seule l'une des deux

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III.3-CAPTEURS DE PRESSION

Les résultats donnés par les capteurs de pression sont difficilement exploitables, ils sont présentés en Annexe 2.