Paramètres Conductivité électrique (CE), Température (T) et Hauteur d’eau (D)

fonctionnement et la nature du système souterrain (Mangin, 1984; Martel, 1921). Schoeller (1948) est l’un des premiers auteurs à décomposer un hydrogramme pour obtenir les composantes de l’écoulement. Les études quantitatives des systèmes karstiques vont analyser les courbes de récession des hydrogrammes, en particulier avec les travaux de Mangin (1975). Mangin (1981 ; 1984) utilise le principe des analyses corrélatoires et spectrales, simples et croisées, aux séries hydrogéologiques enregistrées en continu aux exutoires. L’utilisation des classements des débits (Mangin, 1975) et de la décomposition fréquentielles (Bakalowicz, 1979) des séries est appliquée aux systèmes hydrogéologiques.

La relation la plus couramment utilisée est le lien entre les précipitations et le débit (Dörfliger, 2010) mais d’autres relations sont possibles comme le lien entre les précipitations et la turbidité ou la température (Fournier, 2006). Les études sur les systèmes karstiques utilisent souvent ces méthodes, car les exutoires des aquifères sont souvent concentrés vers un unique exutoire.

Des tests ont montré que des lacunes inférieures à 3% de la chronique totale ne modifient pas significativement les fonctions d’autocorrélations et que des lacunes inférieures à 7% de la chronique totale peuvent être négligées pour calculer les fonctions de corrélation croisée (Delbart, 2013). Dans

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notre cas, il manque 27% des données de la chronique totale de débit, nous ne réaliserons pas d’analyses corrélatoires et spectrales.

Les événements pluvieux génèrent des modifications physico-chimiques de l’eau des sources, grâce aux eaux de pluie qui s’infiltrent, ainsi que des augmentations de niveaux d’eau dans l’aquifère et donc du débit. Pour mieux comprendre le fonctionnement de l’aquifère de Dardennes, plusieurs crues sont étudiées en analysant les données CTD enregistrées au cours du temps dans la source de trop-plein du Ragas, en comparaison avec les variations du niveau du lac et les précipitations. Ces analyses vont permettre de répondre à plusieurs questions concernant le cas d’étude. Les conditions de débordement de la source de trop-plein du Ragas sont étudiées dans le but de comprendre les caractéristiques de ces débordements en fonction des événements pluvieux. Est-ce que l’eau des précipitations s’infiltre rapidement et atteint les sondes CTD dans le conduit du Ragas ? Comment réagit l’aquifère à des crues successives et à un événement pluvieux lors de période d’étiage ? Est-ce que la retenue artificielle joue un rôle sur le comportement de l’aquifère ?

L’analyse consiste à identifier un ensemble de temps et de variations de paramètres caractéristiques du système. Pour chaque crue, plusieurs paramètres sont analysés:

- Etat initial : hauteurs d’eau (lac et Ragas), valeurs de CE et température, valeur du débit journalier

- Précipitations :

 Date de début et de fin : jour/mois/année et heure  Cumul des précipitations sur l’évènement

- Pic de crue : Hauteur maximale dans le Ragas (Hmax), temps entre le début des précipitations et Hmax, temps entre le début de variations de hauteur d’eau dans le Ragas et Hmax

- Retour conditions initiales : hauteur Ragas

La crue du 31 janvier 2014 est étudiée ici comme exemple afin de mettre en relation tous les paramètres énumérés précédemment. Avant les premières précipitations, le 29 janvier 2014, la température de l’eau du Ragas est de 13,75°C, la conductivité électrique est de 434 µS/cm. Le niveau d’eau dans le lac est à son maximum, 123 m NGF, il en est de même pour le niveau d’eau dans le Ragas. Les précipitations débutent le 30 janvier 2014 à 3h30 et finissent le 31 janvier 2014 à 6h30, cumulant ainsi 73,9 mm de pluie en 27 heures.

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Figure 2-20 Crues du 31 janvier 2014 : données de température, de CE, de hauteur d’eau dans le Ragas et dans le lac, de précipitations et de débit journalier.

La hauteur d’eau dans le Ragas commence à augmenter le 30 janvier à 8h00 environ, soit seulement 4h30 après le début des précipitations. Le système réagit très rapidement dans ce cas-là. La hauteur maximale (Hmax) dans le Ragas est de 149,92 m le 31 janvier 2014 à 8h15, soit 24 heures après le début de variation de niveau d’eau et 28h15 après le début des précipitations. L’intensité moyenne des précipitations entre le début de celles-ci et Hmax est de 2,6 mm/h. La hauteur d’eau maximale est atteinte très peu de temps après la fin des précipitations. Le niveau d’eau dans le Ragas ne reste que très peu de temps aux alentours de 149 m, il diminue très rapidement et fortement. La hauteur d’eau dans le conduit du Ragas revient au niveau initial (123 m) dès le 1er février 2014 21h45.

La température de l’eau commence à diminuer le 30 janvier à 8h30, pour atteindre 13,51°C le même jour à 13h15. Les valeurs augmentent jusqu’à 13,65°C le 31 janvier à 01h30 pour diminuer fortement le même jour à 15h15 et atteindre 13,39°C. La première diminution correspond à des arrivées d’eau plus froides mais pas à l’eau de pluie, il n’y a pas de diminution de la conductivité électrique. La deuxième diminution de température, avec une chute de la CE, peut correspondre à des arrivées d’eau de pluie. Les valeurs de conductivité électrique augmentent légèrement (jusqu’à 444 µS/cm) avec l’arrivée des

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eaux de pluie qui vont « pousser » de l’eau plus minéralisée déjà en place, puis diminuent très fortement jusqu’à 383 µS/cm le 31 janvier 2014 à 12h15. Sur cette crue, le temps entre le début de variation de hauteur d’eau du Ragas et la diminution brutale des valeurs de conductivité électrique est de 21h30. Ce temps correspond à l’arrivée d’une importante quantité d’eau faiblement minéralisée, issue des précipitations, au niveau de la sonde de mesure dans le conduit du Ragas.