Hydrologie du Val d’Orléans et phénomènes karstiques

karstiques y prennent alors place et donnent lieu à la formation de dolines, fontis ou avens. On y observe également des pertes de cours d’eau, comme pour le ruisseau de Limère, la rivière de l’Anche au nord de la Loire et la Loire elle-même (cf paragraphe § 2). La figure 2 représente une coupe géologique très simplifiée du Val d’Orléans, montrant les pertes de Loire, conséquences de la géologie dans cette zone. La formation imperméable de Sologne disparaît à certains endroits du Val, mettant directement en contact le calcaire de Beauce avec les alluvions quaternaires.

Figure 2 : Coupe géologique du Val d’Orléans, schéma simplifié des écoulements dans le Val (modifié d’après Martin et al., 2003)

2. Hydrologie du Val d’Orléans et phénomènes karstiques

Le Val d’Orléans est considéré comme un système fluvio-karstique : ce sont les écoulements d’eau de surface et souterraine qui vont influencer la morphologie de cette zone d’étude. Pendant cette thèse, deux hydrosystèmes ont été étudiés avec

26 détail, afin de comprendre et d’affiner leurs inter-relations et leur rôle dans le fonctionnement du système karstique : le fleuve Loire et les rivières locales du Val d’Orléans, et l’eau souterraine émergeant des Sources du Loiret.

a) Les eaux de surface

La Loire

La Loire est le plus long fleuve de France avec 1000 km environ. Elle prend sa source en Ardèche, au Mont Jerbier de Jonc (Fig. 1), et se jette dans l’océan Atlantique à St Nazaire. Son bassin versant mesure 117 000 km². La Loire est considérée comme le dernier fleuve sauvage de France ; cette appellation courante est cependant exagérée, car depuis l’antiquité son évolution morphologique et hydrologique a bien sûr été modifiée par les activités anthropiques : la construction de levées ou de turcies dès le Moyen Age, pour protéger les terres des grandes crues, et plus récemment, avec la mise en place de barrages ou de seuils pour contrôler son débit, les prélèvements d’eau par les centrales nucléaires ou autres industries de grande ampleur, le creusement du lit du fleuve à la suite de l’extraction de matériaux, etc… Néanmoins ce fleuve a échappé à l’urbanisation contemporaine

du lit fluvial qui affecte la plupart des fleuves de l’ouest de l’Europe (Garcin, 2006).

C’est une rivière avec un écosystème très diversifié et une multitude de zones humides : elle est donc très protégée, ayant un intérêt écologique de plus en plus important.

Le régime moyen de la Loire à Orléans, calculé sur 48 ans de données, est de

344 m³/s (http://www.hydro.eaufrance.fr/). A l’étiage, le débit moyen est d’environ

52 m³/s. La Loire est connue pour ses crues qui ont pu se révéler dévastatrices à

certaines périodes. Les épisodes cévenols, c’est-à-dire les orages qui affectent principalement les Cévennes, dans le sud de la France, sont à l’origine de la plupart

d’entre elles : au XIXème

siècle, trois crues se sont succédées à intervalles de 10 ans, en 1846, 1856 et 1866, et en 1907 a eu lieu une nouvelle crue (la plus importante du siècle) d’un niveau équivalent aux précédentes. Le débit moyen journalier maximal

des crues biennales est de 1700 m³/s, celui des crues quinquennales de 2300 m³/s,

27

3700 m³/s. En comparaison, la crue survenue pendant l’étude, en novembre 2008, a

enregistré un débit maximal de 2080 m³/s, la classant entre les crues biennales et

quinquennales. Le débit journalier maximal relevé dans la Loire à Orléans depuis

1964 a été de 3130 m³/s en 2003.

Le Loiret

Le Loiret s’étend sur 13 km de long, depuis sa source jusqu’à la confluence avec la Loire, son bassin versant faisant 300 km² environ. Cette rivière est alimentée par plusieurs émergences tout au long de son cours (Fig. 3), qui contribuent à son débit

assez faible (entre 0.5 et 2 m³/s). Elle a également plusieurs affluents, dont la rivière

du Dhuy, qui la rejoint 1 km à l’aval de sa source.

Figure 3 : La rivière du Loiret et sa première émergence, la Source du Bouillon

L’eau arrivant aux émergences le long du Loiret provient essentiellement de pertes de la Loire et transite par un système karstique avant d’atteindre le Loiret. La découverte de la relation entre la Loire et le Loiret n’est pas récente, comme en témoigne l’appellation Loiret, qui signifie petite Loire. Dès 1736, l’Abbé de Fontenu émettait l’hypothèse d’une étroite relation entre le fleuve et les sources contribuant

28 (1847) et Sainjon (1880). Il faut cependant attendre le début du XXème siècle pour que les premiers traçages artificiels reliant les pertes de Loire et d’autres cours d’eaux aux sources du Loiret confirment cette relation (Marboutin, 1901, 1902b).

Le Dhuy

Le Dhuy est une rivière du Val prenant sa source à Sully-sur-Loire et mesurant 34 km de long. Son bassin versant 216 km². Appelé également le Leu ou la Bergeresse suivant les communes qu’il traverse, son cours a été extrêmement modifié depuis les années 1970 afin de répondre aux besoins de l’agriculture, mais une politique de remise à l’état naturel est en cours depuis plusieurs années maintenant. C’est une rivière traversant la Sologne qui draine beaucoup de terres agricoles, ce qui explique en partie pourquoi la qualité de l’eau s’est beaucoup dégradée depuis les années

1970. Le débit du Dhuy est généralement faible, 0.7 m³/s environ, la rivière pouvant

s’assécher complètement en période d’étiage.

b) Les circulations karstiques : pertes et émergences

Les pertes

Dans la partie est du Val d’Orléans, on distingue deux types d’aquifère : l’aquifère

alluvial et l’aquifère karstique. Le premier correspond aux eaux circulant dans les

alluvions de la Loire. Il joue un rôle majeur dans le soutien du débit de la Loire pendant les étiages. Son épaisseur varie de 5 à 10 m. Il est séparé du second aquifère par la formation imperméable de Sologne. Ce deuxième aquifère, plus

profond, correspond au calcaire de Beauce. Au fur et à mesure que l’on se déplace

vers l’ouest et le sud, la formation de Sologne tend à disparaître, mettant en contact les deux formations, alluviale et calcaire, qui ne forment alors qu’un seul et grand aquifère. Au niveau des berges de la Loire, à proximité de Châteauneuf-sur-Loire, Jargeau et Saint Denis de l’Hôtel, l’eau du fleuve qui s’infiltre dans les alluvions peut alors atteindre directement le karst (Figs. 4 et 5). Ces pertes de Loire ont été observées depuis longtemps et des mesures de débit à l’amont et à l’aval, réalisées dès 1859 par Sainjon, ont permis de donner une première estimation des pertes de

29

Loire en étiage (de 11,5 à 22 m³/s). Par la suite, de nouveaux calculs de pertes ont

été réalisés : dans les années 1970, les débits de pertes étaient estimés jusqu’à

pouvant atteindre 190 m³/s pour un régime de Loire entre 50 et 1340 m³/s (Zunino,

1979). Au début des années 1980, Chéry (1983) montre que les débits de pertes en

étiage moyen ne doivent pas être inférieurs à 5 m³/s, et atteindraient 200 à 300 m³/s

pour les forts débits de Loire. Tous ces calculs ont montré qu’aussi bien à l’étiage

qu’en période de hautes eaux, la Loire perd 15 à 16% de son débit dans cette zone. Cependant, les pertes ne peuvent être chiffrées avec exactitude : l’emplacement des pertes peut évoluer d’un jour à l’autre, leur ouverture ou comblement varie en fonction du débit de la Loire, du comportement des alluvions et de la dissolution plus ou moins rapide des calcaires sous-jacents, bien que cette dynamique soit beaucoup plus lente que celle des ouvertures et comblements dans le lit de la Loire.

Figure 4 : Perte en bordure de la Loire à Jargeau

Au niveau des autres cours d’eau du Val d’Orléans, des pertes ont également été observées, montrant que les rivières locales participent aussi, de manière non négligeable, à la recharge des eaux souterraines : le ruisseau de Limère, la rivière de l’Anche, la Vieille Noue, sont autant de cours d’eau qui perdent localement un peu ou la totalité de leur débit (Fig. 5).

30 Figure 5 : Carte des circulations karstiques du Val d’Orléans (modifié d’après Lepiller et al., 1998)

Les émergences du Loiret - traçages

Une multitude de sources se retrouve dans le Val d’Orléans, aussi bien en rive droite qu’en rive gauche de la Loire, en particulier le long du Loiret (Fig. 5). C’est aux

31 abords de celui-ci qu’elles sont le mieux connues et visibles. La Source du Bouillon est considérée comme le point de départ de la rivière du Loiret (Fig. 6). Cette émergence est étudiée depuis longtemps (Marboutin, 1902a ; Chéry, 1983 ; Albéric et Lepiller, 1998 ; Albéric, 2004) car elle offre une accessibilité particulièrement aisée au karst ; de nombreuses missions spéléologiques à l’intérieur de celui-ci ont permis d’établir une cartographie détaillée des conduits karstiques proches de l’émergence. La Source du Bouillon apparut en 1672 à la suite du comblement accidentel d’une autre source située 150 m plus loin (Caudron, 1964). Elle est considérée comme le point de résurgence artésienne majeur des eaux de Loire.

Figure 6 : La Source du Bouillon (à droite de la photo), point de départ du Loiret

La Source de l’Abîme, nommée Grande Source au XVIIIème

siècle, obstruée (ce qui provoqua la mise en activité de la Source du Bouillon) jusqu’à il y a quelques années, a pu être re-activée grâce à une association de spéléologie.

32 Une troisième source, disparue aujourd’hui, existait quelques centaines de mètres plus loin : la Source du Gouffre était déjà connue en 1784 (Beauvais de Préau, 1784) et était située proche du captage d’alimentation en eau potable (AEP) du puits du Gouffre (Fig. 5).

Beaucoup d’autres émergences existent aux bords du Loiret ou à l’intérieur même de la rivière : Sources de la Pie, des Bêchets, du Pont Saint Nicolas, etc… La plupart

connues depuis plusieurs siècles, elles ont fait l’objet depuis le XXème siècle d’études

géochimiques diverses (Chéry, 1983 ; Albéric et Lepiller, 1998 ; Albéric, 2004 ; …). Les nombreux traçages artificiels et naturels qui se sont succédés depuis le début du

XX^ème siècle (Marboutin, 1901, 1902b ; Chéry, 1983 ; Joodi, 2009) ont permis de les

relier aux pertes de la Loire mais également à d’autres cours d’eaux comme l’Anche (Fig. 5), et d’estimer le temps de trajet entre les pertes les plus importantes de la Loire et la Source du Bouillon à 3 ou 4 jours.

c) Autres manifestations karstiques

Outre les pertes de cours d’eau et résurgences associées, d’autres phénomènes karstiques plus ou moins impressionnants peuvent se produire en surface : nommés avens, fontis, bîmes, dolines ou gouffres, ils sont l’expression d’une érosion du réseau karstique.

Les dolines sont des dépressions circulaires à la surface du sol : elles résultent de la dissolution des calcaires de surface, et peuvent mesurer jusqu’à plusieurs centaines de mètres. Dans ces dépressions on retrouve souvent des argiles de décalcification, et une végétation différente peut s’y installer, à cause de la rétention d’eau. Les dolines sont plus particulièrement présentes dans le nord du Val d’Orléans : les communes de Jargeau et de St Pryvé St Mesmin (Fig. 7) sont celles qui comptabilisent le plus d’effondrements répertoriés.

33 Figure 7 : Carte partielle du Val d’Orléans avec localisation des cavités naturelles (en jaune : dolines et fontis) et carrières abandonnées (en vert) (http://infoterre.brgm.fr)

Les fontis, localement appelés bîmes, ou encore avens (en milieu karstique) sont des gouffres qui se créent brutalement en surface, par effondrement de la voûte d’un conduit karstique ou par enlèvement des matériaux alluvionnaires emportés dans ces conduits (Fig. 8). Ces gouffres peuvent se former en quelques secondes et ont des parois pratiquement verticales, entraînant la disparition de tout ce qui est situé à la surface. En mai 2010, une maison de la commune de St Pryvé St Mesmin, située à l’ouest du Val, près de la confluence entre la Loire et le Loiret, a été entièrement détruite par l’effondrement du terrain.