DESCRIPTION DES INSTALLATIONS MISES EN PLACE SUR LE TERRAIN

Pour les mesures au sein de la zone hyporhéique, le tronçon de rivière du site d'étude a été instrumenté à l'aide de plusieurs dispositifs, pour un suivi à court ou moyen terme. Certaines installations sont ponctuelles, d'autres sont mises en place de façon plus pérenne et peuvent être réutilisées.

I-PIÉZOMÈTRES DE RIVIÈRE

Afin de suivre de façon très précise la dynamique de la rivière, deux tubes ont été implantés en amont et en aval de la zone d'étude dans le lit de la rivière. Ils sont crépinés sur toute leur longueur au contact de la rivière. D'un diamètre de 7 cm et constitués par des sections de tubes en PVC, ils peuvent être équipés de sondes CTD ou de Diver et sont implantés de façon permanente. Ils ont été enfoncés dans le lit de la rivière à l'aide d'une masse. Par la suite, ils seront dénommés "piézomètres de rivière". Le premier est implanté sous la passerelle, en aval de la zone d'étude (Figure 4-9). L'autre est situé en amont, dans une zone plus envasée et plus profonde, où il dépasse à peine de la surface. Ils ont été mis en place début 2015. Lors de l'été 2015, le piézomètre situé en aval a été dégradé par un animal, mais est resté en place et a donc pu être réutilisé en 2016.

Figure 4-9 : Photographie de l'un des piézomètres placés en aval de la zone d'étude, sous la passerelle.

Un autre piézomètre a été installé début 2016 dans la rivière, mais au sein de la zone hyporhéique, crépiné sur 5 cm et situé à 30 cm de profondeur. Ce piézomètre a pu servir lors d'une campagne de terrain, mais a été emporté par la crue ayant eu lieu fin mai 2016.

II-TUBES DE PRÉLÈVEMENTS MULTI-NIVEAUX

Un des objectifs de cette thèse était de mettre en place un suivi de la dynamique de la zone hyporhéique. Une partie de la caractérisation et du suivi devait être effectuée grâce à des prélèvements d'eau directement au sein de la zone hyporhéique. Comme cela a été défini dans le premier chapitre, la profondeur de la zone hyporhéique peut se définir comme la limite où se mélangent au moins 10% d'eau de surface avec de l'eau souterraine. Cette définition est basée sur la caractérisation géochimique des deux masses d'eau. Pour cela, des tubes de prélèvements multi-niveaux ont été installés dans le lit de l'Essonne à proximité de la passerelle sur le site de l'île Ambart.

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Ils sont constitués par un tuyau de plastique souple d'un centimètre de diamètre autour duquel sont fixés des tubes de téflon d'un diamètre inférieur (3 mm). Les extrémités de ces tubes sont terminées soit par une crépine, soit par un rhizon (sorte de bougie poreuse miniature en céramique qui permet de prélever de l'eau tout en la filtrant). Ces tubes permettent de prélever de l'eau porale à différentes profondeurs directement au sein de la zone hyporhéique (Figure 4-10). Ce système a été réalisé en plusieurs exemplaires et enfoncé grâce à un tube métallique et un marteau (Figure 4-11). L'autre extrémité des tubes est fermée par un bouchon de plastique et de téflon afin que les tubes restent opérationnels d'une campagne de mesures à l'autre.

Figure 4-10 : Photographie de l'un des tubes de prélèvements multi-niveaux et zoom sur l'une des extrémités des tubes où est fixé un rhizon.

Figure 4-11 : Mise en place du système à l'aide d'un marteau-manchon. À droite, vue des tubes une fois installés au fond de la rivière.

Une fois mis en place, les tubes dépassant du lit de la rivière peuvent être laissés sur le fond du lit entre deux campagnes. Ce système a été installé plusieurs semaines avant les campagnes de prélèvements afin de laisser aux sédiments le temps de se consolider à nouveau autour des tubes. Les dispositifs contiennent entre 10 et 13 tubes de prélèvements, espacés tous les 10 cm (Figure 4-12).

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Figure 4-12 : Schéma de l'un des tubes de prélèvements multi-niveaux.

Une fois le site équipé, différentes sortes de piézomètres sont à disposition : i. Des piézomètres de rivière pouvant être équipés de sondes CTD ou Diver ;

ii. Des tubes de prélèvements multi-niveaux insérés dans les sédiments de rivière à différentes profondeurs selon les campagnes ;

iii. Des piézomètres de bordure situés à proximité immédiate de la rivière sur les berges (à 1 ou 2 mètres).

III-INSTALLATION DES CAPTEURS DE PRESSION DIFFÉRENTIELLE

Pour caractériser les gradients de pression au cours du temps dans les sédiments et pour les comparer aux mesures faites dans la rivière, des capteurs de pression différentielle ont été mis en place. Ces capteurs ont été fabriqués au laboratoire et calibrés afin de mesurer une différence de pression entre leurs deux extrémités, via une variation de tension. Le tube installé au centre du dispositif multi-niveaux a été utilisé pour brancher certains de ces capteurs, tandis que d'autres ont été installés sur des tubes dédiés, à une profondeur comprise entre 30 et 100 cm de profondeur. L'objectif est de déterminer la différence de pression, et donc la variation de la charge hydraulique entre la rivière et les sédiments de son lit.

On rappelle qu'en théorie, les isopièzes se répartissent de part et d'autre des berges d'une rivière, et se rejoignent sous le lit, dans le cas d'une nappe drainée par la rivière comme c'est le cas ici. La charge hydraulique augmente sous la rivière avec la profondeur (Figure 4-13).

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Figure 4-13 : Représentation schématique de la répartition des isopièzes sous une rivière lorsque la nappe alimente la rivière dans le cas d'un milieu perméable et homogène.

Les capteurs ont été installés lors de plusieurs campagnes. Certains ont été laissés pendant des périodes plus ou moins longues pour effectuer des tests en conditions réelles. Deux capteurs ont été emportés par la crue survenue en mai 2016. D'autres se sont révélés défectueux et les résultats sont souvent difficiles à interpréter. Ils seront présentés dans la partie consacrée aux résultats des expériences menées sur le site.

Les capteurs sont lestés par des plaques de fer et placés dans des boîtes hermétiques (Figure 4-14). Une de leurs extrémités est branchée à un tube souple inséré à différentes profondeurs dans la zone hyporhéique et l'autre extrémité est laissée libre pour mesurer la pression dans la rivière.

Figure 4-14 : Calibration des capteurs de pression au laboratoire et mise en place des capteurs dans une boîte étanche. L'une des extrémités est reliée à la rivière, l'autre à un tube inséré dans le sédiment. En bas, vue des capteurs une fois installés au fond du lit de la

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