MÉTHODE D'INVESTIGATION BASÉE SUR LA MESURE DES RÉSISTIVITÉS DES EAUX COURANTES

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Méthode d'investigation

basée sur la mesure des résistivités des eaux courantes

Method of investigation based on measuring the resistivity of running water

P A R F . E A V I E K

I N G E N I E U R H Y D R O L O G U E E . D . P .

La coloration de l'eau des gorges du Gave de Sainte-Engrâce, à la suite de déversements de fluorescéine au gouffre de la Peyre Saint-Martin en août 1952, permettait d'attribuer l'excédent des apports de ce gave, turbines à l'usine de Licq-Atherey, sur les débits déduits des don- nées pluviométriques et de la superficie du bassin versant topographique, au drainage d'un massif karstique s'étalant sur l'Espagne et coupé de diaclases.

L'application de la méthode des résistivités, basée sur la relation entre les différentes te- neurs en minéraux dissous des eaux courantes et leur teneur en ions, a permis de localiser ces résurgences et d'évaluer leurs apports, llgdro- spéléologie du Gave de Sainte-Engrâce : rivières souterraines Saint-Georges et Saint-Vincent s'écoulant tantôt librement, tantôt en charge;

la première jusqu'alors inconnue et plus impor- tante que la seconde, déjà explorée au Trou du Renard el au gouffre de la Peyre Saint-Martin.

L'auteur étend la méthode d'investigation à l'hydromêtrîe de quelques cours d'eau pyrénéens par l'élude de corrélations entre les résistivités des eaux et les débits. Il définit l'indice miné- ralogique de solubilité et étudie la classification des bassins versants partiels suivant la nature minéralogique du sol.

L'auteur termine par un essai de détermination des conditions limites de vie des poissons dans tes eaux douces. Loi d'adaptation progressive au milieu.

Water flowing from the Sainte-Engrâce Moun- tain torrent was dyed by fluoresceice injec-

tions into the Peyre St. Martin Swallow-hole in August 1952.

This process provided the exploitation of the différence between the excess discharge of this torrent passing through the Licq-Atherey power station and the discharges calcutated from pluviométrie data and from the area of the topographical watershed. It was found thaï the discrepancy is due to drainage from a karstic massif stretching towards spain and eut by fissures.

The resistivity method, based on the relation between the minerai solution and the ion content in water currenls, lias been used to localize thèse springs and to estimate the amounl of water theij produce. Hydro-spaeo- logical exploration of the Sainte-Engrâce torrent: the Saint-Georges and Saint-Vincent underground rivers sometimes flow freely and sometimes olherwise; previously unknown, the first and more important of the two rivers lias already been investigated al the " Poxhole. "

and Peyre St. Martin swallow-hole.

The author extends the hydrometrical method of investigation of some pyrenean water courses by the study of corrélation between the water resistivity and discharge. Ile defines the mine- ralogical index of solubility and studies the.

classification of partial watersheds in accor- dance with the mineralogical nature, of the ground.

The author concludes by a study to détermine the point at which conditions prevent the sur- vival of fish in fresh mater. Progressive law of adjustment.

P R I N C I P E L a r é s i s t i v i t é é l e c t r i q u e des e a u x de ruissel-

l e m e n t obéit à des lois b i e n d é t e r m i n é e s ; mais, à n o t r e connaissance, la d o c u m e n t a t i o n p u b l i é e , tant en F r a n c e qu'à l ' é t r a n g e r , sur ce sujet, n'est pas très e x p l i c i t e ( * ) .

( * ) Toutefois, une étude due à W a l t o n H . D U R U M , pu- bliée en juin 1953 dans Transactions, American Geo- physical Union, sur : « La relation entre les corps miné- raux dissous et le débit de la rivière Saline, près Rusell Kansas » , montre que cette question est à l'ordre du j o u r en Amérique. L'auteur traite plus particulièrement des teneurs en substances minérales dissoutes dans un cours d'eau, en fonction des écoulements de surface et des apports d'eau de fond (sources salées). I l établit les relations existant entre les différents constituants dissous dans l'eau et la minéralisation totale exprimée par la valeur de la conductivité électrique.

R a p p e l o n s d o n c c o m m e n t v a r i e la r é s i s t i v i t é des eaux courantes, reflet de leur m i n é r a l i s a - tion, et quelles sont les p r i n c i p a l e s r è g l e s en la m a t i è r e , q u e les mesures effectuées d e p u i s ces d e r n i è r e s années nous ont p e r m i s de m e t t r e en é v i d e n c e .

I " Si l'on c o n s i d è r e un cours d'eau t h é o r i q u e , sans a p p o r t s i n t e r m é d i a i r e s e n t r e sa source et son e m b o u c h u r e , c o m p o r t a n t un l i t fluvial de n a t u r e m i n é r a l o g i q u e h o m o g è n e , on constate :

a) L a t e n e u r en sels dissous a u g m e n t e de l ' a m o n t v e r s l ' a v a l ; par suite, la résistivité é l e c t r i q u e d ' u n e eau de r u i s s e l l e m e n t , qui est

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Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1954006

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290 L A H O U I L L E B L A N C H E N ° SPÉCIAL A/195-1

l'inverse de sa c o n d u c t i v i t é , c r o î t a v e c l'altitude;

elle présente une v a l e u r d'autant plus élevée q u ' o n se r a p p r o c h e de la source.

b) P o u r un r é g i m e d é t e r m i n é d'un cours d'eau, la v a l e u r de la résistivité d'échantillons d'eau, prélevés à une station donnée, est f o n c t i o n :

— D e la nature m i n é r a l o g i q u e du lit fluvial et de sa solubilité (nature des r o c h e s ) ;

— D e sa p e r m é a b i l i t é et de la d i m e n s i o n des surfaces en contact a v e c l'eau ( p a r e x e m p l e : lit a l l u v i a l ou r a d i e r r o c h e u x ) (état de d i v i s i o n ) ;

- - D e l'agressivité des rapports, qui dépend e l l e - m ê m e de leur degré de p u r e t é et de leur teneur en C O2 l i b r e ; e x c e p t i o n n e l l e - ment, en acide h u m i q u e , n i t r i q u e ou sul- furique ;

— D e leur t e m p é r a t u r e et de leur turbidité.

d'eau et à la station d ' é c h a n t i l l o n n a g e , des valeurs différentes p o u r les résistivités.

L e résultat est le m ê m e s'il existe entre la source et la station d ' é c h a n t i l l o n n a g e des réser- ves d'eau i m p o r t a n t e s , naturelles ou artificielles, telles que lacs, b a r r a g e s , dont la retenue peut modifier les lois de l ' é c o u l e m e n t .

c) P o u r des débits différents, la c o r r é l a t i o n existant à une station d é t e r m i n é e entre les v a - leurs des résistivités et les débits est m i s e en é v i d e n c e p a r le g r a p h i q u e (fig. 1 ) , se r a p p o r t a n t aux mesures effectuées depuis 3 ans sur le g a v e de P a u en a m o n t de L o u r d e s .

T h é o r i q u e m e n t la v a l e u r de la résistivité, à une station d é t e r m i n é e , c r o i t en f o n c t i o n du dé- bit, suivant une e x p r e s s i o n c o m p l e x e , qu'on peut, p o u r simplifier, a d m e t t r e de la f o r m e :

o à 18" en « / c m / c m² = o⁰ 18° -f- a . q dans l a q u e l l e :

F I G . l

Corrélations résistivités-débits du gave de Pau à la slalion de Geu-Pibcste

— Enfin, de la pente du lit à l ' a m o n t de la station et du p é r i m è t r e m o u i l l é , autre- m e n t dit, de la vitesse d ' é c o u l e m e n t de l'eau et de sa durée de contact a v e c la roche.

Si l'on admet, à m o i n s de modifications i m - portantes du lit, q u e ces facteurs restent plus ou m o i n s i m m u a b l e s ou ne v a r i e n t que dans de faibles p r o p o r t i o n s , en f o n c t i o n du t e m p s , il r é - sulte de ce qui p r é c è d e que les valeurs des résis- tivités d'échantillons d'eau p r é l e v é s à une m ê m e station, p o u r un m ê m e débit, seront toujours sensiblement les m ê m e s .

E n fait, l ' o r i g i n e des apports (fonte de neige, pluies, sources i n t e r m i t t e n t e s ) influe sur le fac- teur agressivité qui peut v a r i e r suivant la nature des p r é c i p i t a t i o n s et l'époque de l'année c o n s i d é r é e ; d'où la possibilité de t r o u v e r toutes choses égales d'ailleurs quant au débit du cours

j à 18", représente la v a l e u r de la résistivité correspondant aux c o n d i t i o n s de l'échantil- l o n n a g e , m e s u r é e à la t e m p é r a t u r e de 18' c e n t i g r a d e s ;

un coefficient a n g u l a i r e à d é t e r m i n e r ;

q, le débit en l i t r e s / s e c o n d e du cours d'eau à la station;

j⁰ à 18", la valeur q u e p r e n d r a i t la résistivité à la station pour un débit tendant v e r s z é r o .

N o u s avons choisi quelques e x e m p l e s pour préciser c o m m e n t cette f o r m u l e , v a l a b l e , en p r i n c i p e , p o u r un cours d'eau t h é o r i q u e , tel que défini ci-dessus, peut se t r o u v e r vérifiée dans la p r a t i q u e .

L e s p o i n t s figurés sur les g r a p h i q u e s ci-contre (fig. 2) sont représentatifs des v a l e u r s des résis- tivités en fonction des débits.

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G R A P H I Q U E A . — Se r a p p o r t e aux échantillons d'eau p r é l e v é s sur le g a v e d ' A r r e n s à la station de Suyen (altitude 1.533 m ) , pour divers régi- mes, pendant la p é r i o d e c o m p r i s e entre j a n v i e r 1951 et j u i n 1953. L a station de j a u g e a g e cor- respondante c o n t r ô l e un bassin versant t o p o - g r a p h i q u e de 24 k m2, d'altitude m o y e n n e

" 0 20 40 60 80 100 150 200 250 JOO Fin. 2

2.290 m , en m a j e u r e p a r t i e constitué par des g r a n i t é s . I l semble q u e la résistivité des eaux courantes à cette station v a r i e suivant une loi simple, de la f o r m e :

? == 27.800 + 6,9 . q

T r è s a p p r o x i m a t i v e m e n t , on p o u r r a i t d o n c déduire le débit du cours d'eau à cette station d'une s i m p l e mesure de résistivité :

o — 27.800

6,9 l i t r e s / s e c o n d e .

G R A P H I Q U E B . — Se r a p p o r t e aux échantillons d'eau du gave d'Héas, à la station de Souarrou (altitude 1.306 m ) , pour la m ê m e p é r i o d e que p r é c é d e m m e n t . L a station de j a u g e a g e corres- pondante contrôle un bassin versant t o p o g r a p h i - que de 56,6 k m², d'altitude m o y e n n e 2.120 m , en m a j e u r e partie constitué par des terrains méta- m o r p h i q u e s : schistes p r i m a i r e s et m i g m a t i t e s .

L o i de v a r i a t i o n déduite du g r a p h i q u e : o == 6.900 + 0,26 . q

G R A P H I Q U E C. — Se r a p p o r t e aux échantillons d'eau p r é l e v é s sur le g a v e de P a u à la station de Geu-Pibeste (altitude 394 m ) . Cette station con-

trôle un bassin versant t o p o g r a p h i q u e de 986 k m2, d'altitude m o y e n n e 1.770 m , de nature m i n é r a l o g i q u e très h é t é r o g è n e . Q u o i q u ' i l en soit, si l'on s'en tient aux résistivités mesurées au cours du m o i s de mars, p e n d a n t deux années consécutives (1951 et 1952), leur v a l e u r v a r i e suivant une expression de la f o r m e :

? = 5.600 + 0,0175 . q

f o r m u l e seulement valable pour les apports p r i n - taniers qui précèdent la fonte des neiges d'altitude.

Il est à noter q u e , dans les e x e m p l e s choisis, les écarts à la m o y e n n e sont p r e s q u e toujours inférieurs à 10 % , ce qui paraît satisfaisant dans l ' e n s e m b l e ; il faut tenir c o m p t e , en effet, non seulement d e la disparité des apports, quant à leur o r i g i n e et à leur i n d i c e d'agressivité au dé- part, m a i s encore des erreurs notables qui affec- tent les mesures des débits et des résistivités.

P r a t i q u e m e n t , à défaut de d é t e r m i n a t i o n gra- p h i q u e (si l'on ne dispose pas d'un n o m b r e suf- fisant de points de m e s u r e s ) , la v a l e u r p⁰ peut se d é t e r m i n e r p o u r le débit d'étiage observé qui se r a p p r o c h e le plus du débit d ' é t i a g e absolu.

R E M A R Q U E S . — B i e n que la conductivité et p a r suite la teneur ( é v a l u é e en m m g par litre de corps dissous dans l ' e a u ) varient en raison inverse du débit, le chiffre de t r a n s p o r t en m a t é - r i a u x dissous, à une station, est f o n c t i o n du rap- p o r t : l / [ ( p⁰/ < ? ) - f a ] et croît avec le débit.

E n hautes eaux, l'influence du débit solide en suspension f a v o r i s e la dissolution des fines particules t r a n s p o r t é e s ; de sorte q u e les valeurs de la résistivité à une station p e u v e n t a v o i r tendance à se stabiliser et, e x c e p t i o n n e l l e m e n t m ê m e , à d i m i n u e r p o u r des débits continuant à c r o î t r e ; — auquel cas, les chiffres de transport en m i n é r a u x dissous peuvent d e v e n i r considé- rables.

d) Indice minéralogique de solubilité.

De la v a l e u r ?0, on déduit la notion d ' i n d i c e m i - n é r a l o g i q u e de solubilité, applicable à un bassin versant, à une station d é t e r m i n é e d'un cours d'eau.

P o u r des raisons d'application pratiques, il est c o m m o d e de chiffrer cet i n d i c e par l ' e x p r e s - sion :

10^a

la résistivité ç>0 étant e x p r i m é e en o h m s / c m par cm2, à la t e m p é r a t u r e de 18° centigrades.

L a v a l e u r de l'indice est d'autant plus élevée que, p o u r des agressivités c o m p a r a b l e s de l'eau, le t e r r a i n est plus riche en constituants m i n é - raux solubles, finement divisés.

Il est é v i d e n t q u e ce t e r m e n'est représentatif

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292 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL A/1954

de la m i n é r a l o g i e d'ensemble d'un bassin versant situé à l ' a m o n t d'une station, q u e si les échan- tillons d'eau analysés à l'étiage c o r r e s p o n d e n t bien à l'échantillon m o y e n des apports naturels, sans a v o i r été pollués par des v e n u e s d'eau usa- gées ou industrielles.

A titre d ' e x e m p l e s , v o i c i les l i m i t e s a p p r o x i - m a t i v e s entre lesquelles v a r i e l ' i n d i c e m i n é r a l o - gique de solubilité, selon la c o m p o s i t i o n des terrains rencontrés par l'eau, pour des bassins v e r - sants supposés h o m o g è n e s .

T A B L E A U I

lu»

Valeur* limites de l'indice i —

. , , . Valeurs Nature nuneralogique dg V i n d i c (,

des terrains rencontrés en surface

Terrains granitiques, ophite, gneiss

et grès vosgiens de 2 à 7 Schistes primaires, cornéennes,

grès permiens et aptiens. Sables silicieux du pliocène, calcite, marbre, calcaires compacts et

peu solubles de 5 à 15 Galeschistes et terrains calcaires

moyennement solubles de 10 à 20 Terrains calcaires particulière-

ment solubles, entre autres : Calcaires délités du gothlandien.

Qalcaires fissurés du dévonien moyen et supérieur

Calcaires du dinantien

Calcaires dolomitiques et liasi-)de 20 à 80 ques

Calcaires et craies du crétacé..

Flysch calcaire et tous calcaires fissurés d'aspect k a r s t i q u e . . . . Sources carbonatèes et bicarbo-

natées ' Muschelkalk du trias (conchylien) de l'ordre

de 100 Gypse du trias (keuper moyen) et

de l'éocène (ludien) (sources sul-

fatées) de 100 à 500 Gites salins, correspondant à des

sources chlorurées, très minéra-

lisées de 500 à 2.000

N . B. — Sous cette forme, l'indice i^mll représente la conductance, exprimée en mhos, d'une couche d'eau, de section uniforme : 1 m2, sur 1 mm d'épais- seur, pour l'étiage absolu.

2° P o u r un r é g i m e d é t e r m i n é d'un cours d'eau, le g r a d i e n t de résistivité entre d e u x stations —• ( d i m i n u t i o n de la v a l e u r de la résistivité de l'eau p a r k i l o m è t r e p a r - couru d ' a m o n t v e r s l ' a v a l ) — est f o n c t i o n de la nature m i n é r a l o g i q u e du t h a l w e g , du c h a r r i a g e de f o n d et du débit solide en suspension, enfin de la t e m p é r a t u r e et de l'agressivité résiduelle des a p p o r t s . Si l'on effectue une représentation g r a p h i q u e , le profil en l o n g des résistivités en f o n c t i o n des distances à la source, présente l'allure d'une l i - gne brisée, c o m p o r t a n t des pentes plus ou m o i n s fortes, suivant la solubilité et la finesse des m a - tériaux rencontrés, a v e c toutefois une nette tendance à s'atténuer v e r s l ' a v a l ; ce qui s'expli- que aisément, c o m p t e tenu de la saturation de l'eau en sels dissous et de son a g r e s s i v i t é rési- duelle décroissante (fig. 3 ) .

A u v o i s i n a g e de son e m b o u c h u r e dans la m e r un cours d'eau présente g é n é r a l e m e n t un gra- dient de résistivité beaucoup plus faible q u e dans son cours m o y e n ou supérieur.

P o u r des échelles c o m p a r a b l e s , le g r a d i e n t de résistivité est d'autant plus élevé q u e la pente du g r a p h i q u e est plus forte.

Distance à la source F I G . 3

3" En p r a t i q u e , la nature m i n é r a l o g i q u e d'un bassin versant est r a r e m e n t h o m o g è n e et les apports, au lieu d'être g r o u p é s à la source, se t r o u v e n t le plus souvent r é p a r - tis entre d i v e r s affluents, qui présentent chacun une a l i m e n t a t i o n différente, t a n t du p o i n t de v u e de leur pureté q u e de leur agressivité résultante.

C'est ainsi que l ' a l i m e n t a t i o n d'un cours d'eau peut p r o v e n i r à la fois :

— Des pluies, par ruissellement d i r e c t ;

— Des sources et e x s u r g e n c e s ;

— D e la fusion n i v a l e ;

— D e résurgences de pertes et courants souterrains ;

— D e sources filoniennes, plus ou m o i n s ther- m o m i n é r a l e s .

Il en résulte q u e la m i n é r a l i s a t i o n des apports peut être très d i s s e m b l a b l e ; dans ces conditions, la d é t e r m i n a t i o n des v a l e u r s de leur résistivité fournira des i n d i c a t i o n s précieuses sur leur o r i - gine probable.

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C'est ainsi q u ' a u pays basque, un affluent r i v e d r o i t e du g a v e de S a i n t - E n g r â c e est a l i m e n t é par des apports bien différents, dont les sources, dis- tantes à p e i n e d e quelques centaines de m è t r e s , présentent à l ' é t i a g e les résistivités suivantes : Ruisseau A r m a r i l l a . . . 11.000 w / c m / c m2 à 18°

Source Z u g u i a 720 « / c m / c m² à 18°

V é r i f i c a t i o n s faites, le p r e m i e r ruisselle dans les schistes p r i m a i r e s et éboulis du massif

des apports, le g r a p h i q u e représentatif p r e n d r a une allure différente de celle d e la figure 3.

S c h é m a t i q u e m e n t , on peut le représenter c o m m e ci-contre ( f i g . 4 ) :

O n r e m a r q u e r a que tous les apports, quelle q u e soit leur o r i g i n e , sont ainsi m i s e n relief par un d é c r o c h e m e n t p a r f o i s très m a r q u é entre

uvc/TVcm2 p à 18*

35.000

P

2 0 0 0 0 1 5 0 0 0 1 0 0 0 0

5 0 0 0

Distances à la source

10 15 F I G . 4

20 25 km

d ' I g u n c e ; l'autre, située en b o r d u r e du massif, c o r r e s p o n d à une source d'affleurement écoulant les eaux collectées dans les gypses du trias des terrains secondaires avoisinants. D a n s l e cas en- visagé, une s i m p l e m e s u r e de résistivité p e r m i t de m e t t r e en é v i d e n c e ce q u ' u n e étude g é o l o g i - que de détails aurait pu seule d é c e l e r .

P o u r en r e v e n i r au profil en l o n g des v a l e u r s de résistivités, o n c o n ç o i t que, v u la m u l t i p l i c i t é

Distance a la source

0 5 10 15 20 25 30 km F I G . 5

Profil en long des valeurs de résistivité à différents régimes d'un cours d'eau

Présentation schématique

les valeurs de la résistivité du cours d'eau à l ' a m o n t du confluent et sa v a l e u r à l ' a v a l . L e s différences sont d'autant plus nettes que le d é -

3 5 0 0 0

Lutour

44 km

F I G . 6. — Profil en long des résistivités

Valeurs limites des résistivités : du gave du Marcadau, du gave de Cauterets, du gave de Pau

années 1951, 1952, 1953

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294 L A H O U I L L E B L A N C H E N ° SPÉCIAL A / 1 9 5 4

bit de l'affluent est r e l a t i v e m e n t plus i m p o r t a n t et que la m i n é r a l i s a t i o n des a p p o r t s en sels dissous est plus dissemblable entre l'affluent et le cours d'eau.

4 ° Si l'on étudie, p o u r un cours d'eau déter- m i n é , à différents r é g i m e s , les profils en long des v a l e u r s de résistivité en f o n c - tion des distances à la source, on obtient un faisceau de l i g n e s brisées ayant l'allure s c h é m a t i q u e représentée à la figure 5 .

O n r e m a r q u e que dans la p o r t i o n a v a l du cours d'eau, les droites ont tendance à se r a p - procher, tandis qu'elles sont plus i n c l i n é e s et plus écartées dans son cours supérieur.

L e s profils les plus intéressants à préciser seraient ceux qui c o r r e s p o n d e n t à l'étiage absolu et au débit m a x i m u m de crue. Ils d é l i m i t e n t en effet les courbes — e n v e l o p p e s des résistivités, de telle sorte qu'à une station q u e l c o n q u e A , les v a l e u r s mesurées seront t o u j o u r s c o m p r i s e s entre a' et a" (fig. 5 ) .

E n p r a t i q u e , on se contentera de d é t e r m i n e r des séries de mesures p o u r les r é g i m e s les plus caractéristiques d'un cours d'eau, en a y a n t soin de préciser l ' é p o q u e à l a q u e l l e furent effectués les é c h a n t i l l o n n a g e s .

C'est ainsi q u e nous a v o n s r e p r é s e n t é : figure 6, les g r a p h i q u e s c o r r e s p o n d a n t s du g a v e de P a u entre L o u r d e s et P i e r r e f i t t e et de ses affluents d ' a m o n t : le g a v e de Cauterets et le g a v e du M a r c a d a u , p o u r deux r é g i m e s distincts : crue de p r i n t e m p s et é t i a g e d ' h i v e r .

L ' i n f l u e n c e des sous-affluents et la p r é p o n d é - rance de certains d'entre eux est m i s e en é v i - dence sur le g r a p h i q u e .

5° R e p r e n o n s l e cas d'un cours d'eau r e c e v a n t un affluent.

Si l ' o n a soin de p r é l e v e r , suffisamment à l'aval du confluent, un échantillon d'eau r e p r é - sentatif du m é l a n g e h o m o g è n e des a p p o r t s et si l'on r e p r é s e n t e (fig. 7) par :

q-i . o, débit et résistivité du cours d'eau, à l ' a m o n t du confluent, en 1/s et en o>/cm/' c m2;

. o., débit et résistivité de l'affluent;

q . ? débit et résistivité de l'ensemble des a p - ports bien m a l a x é s et h o m o g è n e s ,

km ,

Fig. 7

il est f a c i l e de d é m o n t r e r q u e les relations existant entre ces v a l e u r s sont les suivantes :

Q = <h + ?²

et en admettant, c o m m e dans la figure, o1 > p.

.9.1

q '

q

p

(gl

— p

²

)

£2 — ? )

o (p, — B.j)

A P P L I C A T I O N S

Il résulte des règles énoncées p r é c é d e m m e n t q u e l ' o n peut, p a r simples échantillonnages et mesures de résistivité :

— D é c e l e r tout a p p o r t notable dans un cours d'eau ou dans une r e t e n u e ;

- - E n localiser l ' é m e r g e n c e , s'il s'agit d'un ap- p o r t non a p p a r e n t ;

- D é t e r m i n e r la v a l e u r r e l a t i v e de son débit, sans a v o i r à effectuer de j a u g e a g e .

D e plus, des mesures effectuées en p é r i o d e d'étiage r e n s e i g n e r o n t très r a p i d e m e n t sur la so- lubilité des roches et, souvent m ê m e , sur la nature des couches g é o l o g i q u e s lessivées par les apports.

Enfin, la d é t e r m i n a t i o n du profil e n l o n g des résistivités sur un cours d'eau p e r m e t t r a de

mettre en r e l i e f le r é g i m e de ses affluents et d ' e x p l i q u e r des a n o m a l i e s apparentes, q u ' u n e étude h y d r o l o g i q u e superficielle n ' a u r a i t pas p e r m i s de d é c e l e r .

D a n s des c o n d i t i o n s f a v o r a b l e s (résistivités des apports suffisamment d i s s e m b l a b l e s ) les débits relatifs p e u v e n t être d é t e r m i n é s à q u e l - ques % près en plus ou en m o i n s . I l est toutefois indispensable de p r é l e v e r l ' é c h a n t i l l o n m o y e n des apports après brassage, suffisamment en aval du confluent et de vérifier, p a r un d o u b l e é c h a n t i l l o n n a g e , r i v e d r o i t e , r i v e gauche, l ' h o m o g é n é i t é de l'eau dans le profil en t r a v e r s c o r r e s p o n d a n t .

(7)

A . — Classification des bassins versants partiels suivant la n a t u r e m i n é r a l o g i q u e d u sol N o u s a v o n s d é t e r m i n é l'indice m i n é r a l o g i q u e de solubilité des bassins versants élémentaires constituant le bassin du gave de P a u , dans son cours supérieur, en a m o n t de L o u r d e s .

C'est ainsi q u e par o r d r e croissant de solubi- lité, nous t r o u v o n s les valeurs figurant au tableau I I .

Si l'on se r e p o r t e à la carte g é o l o g i q u e de la

p a r t i e dans les schistes et calcaires du h o u i l l e r ou du d é v o n i e n .

tandis que les autres bassins versants corres- pondent à des f o r m a t i o n s g é o l o g i q u e s plus hété- rogènes et de plus en plus riches en éléments m i n é r a u x solubles, n o t a m m e n t :

L e s N^{o s} ( 1 7 ) et ( 1 9 ) qui se d é v e l o p p e n t p a r t i e dans les terrains m é t a m o r p h i q u e s ( m i g - m a t i t e s et schistes m a c l i f è r e s du silu- r i e n ) , partie dans les calcaires et cale- schistes du d é v o n i e n .

T A B L E A U I I

Valeurs de l'indice ( i^{m s}) à différentes stations

1 2 3 4 5 (i 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

D E N O M I N A T I O N

Gave de Badet à Culaùs Gave d'Arrens à Suyen Las Arrius à Noubasséoube

Gave d'Aygues-Cluses à Las-Puntous. . Gave de Cestrède à la prise d'eau. . . Gave de Lutour à la Fruitière Gave de Lutour à Estom Gave de Marcadau au Refuge

Gave de Jerret au Pont d'Espagne...

Gave de Cestrède à Bué

Gave de Gaube à l'exutoire du lac.. . . Gave de Cauterets au Pont de Fanlou Gave d'Estaing à las Councès

Gave de Bastan à Haut-Barèges Gave de Campbasque au Plateau Ruisseau de l'Oule à Bué

Gave d'Aguila au Plateau Gave d'Arrens au Pont d'Arrens Gave d'Héas à Souarrou Gave d'Aussoue à Couylarous Gave d'Estaùbé aux Gloriettes Gave de Holle à la Pahule Gave de Bergons au Plateau Gave de Pau à Geu-Pibeste

A L T I T U D E

station : ni

520 .533 260 .700 .865 ,340 804 ,854 ,440 ,433 ,710 880 123 .274 240 493 .885 893 306 400 .690 .815 394 900

S U P E R F I C I E

B.V. : kni^

3,1 24

5,7 10,5 10 34,2 11,0 15 03,2 10,0 16,1 137,5 38,5 57 18,6

2,6 6,3 76 56,6 38,5 18

4,8 21 986

A L T I T U D E

moyenne des B . V . m

2.520 2.290 2.170 2.310 2.450 2.310 2.440 2.380 2.240 2.270 2.330 2.145 2.000 2.140 1.990 2.100 2.370 2.040 2.120 2.210 2.210 2.180 1.240 1.770

r é g i o n considérée (fig. 8 ) , on se r e n d c o m p t e q u e les bassins versants présentant l ' i n d i c e im s le plus faible, c'est-à-dire :

L e s N^{o s} ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) et ( 4 ) se d é v e l o p p e n t d a n s le g r a n i t é h o m o g è n e des massifs de Caute- rets et du N é o u v i e l l e .

L e N ° ( 5 ) dans le granité du massif de Caute- rets el les schistes du c a r b o n i f è r e méta- m o r p h i s é s au contact (schistes m a c l i - fères, cornéennes, peu s o l u b l e s ) .

L e s N °s ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) ( 1 0 ) ( 1 1 ) et ( 1 2 ) partie dans le g r a n i t é du massif de Cauterets,

L e N ° ( 2 1 ) pour les deux tiers dans les calcaires et calcschistes du d é v o n i e n , p o u r un tiers e n v i r o n dans les calcaires du cré- tacé.

Q u a n t au dernier, dont l'indice im t atteint 19,

— le N " ( 2 4 ) — il est, de par sa superficie, très hétérogène. O n y t r o u v e en plus du g r a n i t é des massifs de Cauterets et du N é o u v i e l l e , des for- mations i m p o r t a n t e s de terrains p r i m a i r e s qui

s'étendent du silurien au c a r b o n i f è r e , ainsi qu'une petite z o n e de terrains secondaires coif- fant les s o m m e t s du c i r q u e de G a v a r n i e .

'm,s

3 3,6 3,7 4,5 5 5 5,3 5,6 (5 8 8,5 9 12,5 13 13

13 13,5 13,5 14,5 16 16 17 18,5 19

(8)

F I G . 8 . — Carte géologique du bassin du Gave de Pau,

en amont de Lourdes. o '4-3.6

AtlUVIO/ii (T OfWS ùlMItiUfS-

PicduMiéde

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(9)

B . — P r o s p e c t i o n des é m e r g e n c e s L e g a v e d e S a i n t - E n g r â c e

et ses a p p o r t s souterrains

Si l'on veut étudier le r é g i m e d'un cours d'eau, il est indispensable de connaître le r é g i m e de chacun de ses affluents pris en particulier.

L a m é t h o d e préconisée sera donc précieuse pour rechercher les apports plus ou m o i n s clandestins a l i m e n t a n t un cours fluvial : sources el résurgences intéressant les berges ou le lit allu- v i o n n a i r e . E l l e s'applique é g a l e m e n t dans le cas d'une retenue, n o t a m m e n t lorsque celle-ci est e n v a h i e par des alluvions qui e m p ê c h e n t d'en déceler les courants de fond et les apports souterrains.

Or, dans les pays calcaires, n o t a m m e n t , les apports clandestins sont souvent plus i m p o r - tants q u ' o n ne saurait l ' i m a g i n e r ; il s'ensuit que le r é g i m e des cours d'eau est en général mal connu, donnant lieu à des a n o m a l i e s apparentes, a priori i n e x p l i c a b l e s .

L ' u n des e x e m p l e s qui nous paraît le plus probant en la m a t i è r e est celui du Saison supé- rieur, affluent r i v e gauche du gave d ' O l o r o n . F o r m é par la réunion du g a v e de L a r r a u et du g a v e de Sainte-Engrâce, le Saison présente, en effet, un r é g i m e très particulier, dont les i n c i - dences v o n t s'atténuant v e r s l'aval, au fur et à mesure que s'accroît la superficie des bassins versants.

I l n'en est pas m o i n s v r a i qu'à M a u l é o n , le Saison présente un m o d u l e spécifique de 61 1 / s / k m2, i n c o m p a t i b l e avec l'altitude m o y e n - ne de son bassin versant. L e fait fut déjà signalé par F I S C H E R , dans son o u v r a g e m a g i s t r a l : l'Adour et ses affluents, paru en 1929; mais, l'auteur, faute peut-être d'une d o c u m e n t a t i o n suffisante, en cherchait l ' e x p l i c a t i o n dans « des précipitations m o y e n n e s d'autant plus copieuses que la p e r m é a b i l i t é du sol est grande » , en a m o n t de cette station.

L a m i s e en service de l'usine d e L i c q - A t h e - rey, e n 1917, p e r m i t de constater q u e cette h y d r a u l i c i t é abondante était i m p u t a b l e au gave de Sainte-Engrâce seul; i l en résulte une ano- m a l i e d'autant plus singulière q u e le bassin v e r - sant capté est plus réduit. C'est ainsi qu'à la prise d'eau, pour un B . V . t o p o g r a p h i q u e de 61 k m2 seulement, le m o d u l e annuel dépasse 9 m³/ s ; ce qui ferait ressortir un m o d u l e spé- cifique de l ' o r d r e de 1 5 0 1 / s / k m2, t e l l e m e n t exceptionnel qu'il paraît inacceptable en F r a n c e .

E n fait, le gave de Sainte-Engrâce cache, sous des dehors modestes de surface, l'un des plus i m p o r t a n t s cours d'eau de tout le pays bas- q u e ; aussi bien, n'est-ce pas sans raison que les habitants l'ont d é n o m m é 1' « H a n d i guei ibarra » , le « ruisseau qui d e v i e n d r a grand » , car ce sont dans les 200 m i l l i o n s de ms d'eau q u ' i l d r a i n e a n n u e l l e m e n t vers le Saison par des

galeries souterraines si bien dissimulées qu'elles a v a i e n t échappé jusqu'alors à la curiosité des h o m m e s .

E n 1952, la question du g a v e de Sainte-En- grâce peul se r é s u m e r c o m m e suit :

— A p p o r t s i m p o r t a n t s mis en é v i d e n c e par la production inespérée de la centrale de L i c q .

-— Débits naturels paraissant supérieurs aux débits de surface; la différence étant at- tribuée aux apports souterrains des ré- surgences de K a k o u e t t a et de Bentia, depuis l o n g t e m p s e x p l o r é e s par M A R T E L . — En réalité, les apports de ces résurgences sont assez insignifiants; quant aux débits des cours d'eau superficiels en a m o n t du b a r r a g e , ils sont beaucoup plus faibles que les estimations qui en avaient été faites.

L e p r o b l è m e reste donc entier et la décou- verte en août 1952 d'une r i v i è r e souterraine au fond du gouffre de la P e y r e Saint-Martin, si elle excite la curiosité m o n d i a l e , n'apporte pas la solution cherchée puisque l'cxsurgence n'en est point c o n n u e ; ce qui conduit à a d m e t t r e c o m m e v r a i s e m b l a b l e qu'une partie i m p o r t a n t e de son débit se perd en p r o f o n d e u r .

U n e étude m é t h o d i q u e s'imposait d o n c ; les re- cherches que nous e n t r e p r î m e s , en d é c e m b r e 1952, devaient p e r m e t t r e à nos chefs de se f a i r e une idée plus précise des débits en j e u et de l'intérêt éventuel que ces apports p o u v a i e n t présenter du point de vue de l ' é q u i p e m e n t .

N o t r e p r e m i e r objectif fut de d é t e r m i n e r la valeur des apports globaux à différents r é g i m e s , de m e s u r e r avec exactitude les débits de surface correspondants et d'en déduire, par différence, la consistance des apports souterrains.

L e s résultats obtenus, h la suite d'une campa- gne de j a u g e a g e s v o l a n t s et les r e c o u p e m e n t s effectués au b a r r a g e p e r m i r e n t v i l e de se r e n d r e c o m p t e de la p r é p o n d é r a n c e des apports souterrains sur les apports de surface, ceux-ci ne représentant, en m o y e n n e , que 15 à 20 % des apports globaux à la retenue.

P o u r aussi surprenante que soit, a priori, cette constatation, elle c o n c o r d e assez bien avec la v a - leur des débits naturels qu'une étude de détail p e r m e t d ' a t t r i b u e r à chacun des b.v. constitu- tifs du bassin t o p o g r a p h i q u e considéré.

Il f a l l a i t donc, en d e u x i è m e lieu, situer les zones d'aboutissement des courants souterrains, d é c o u v r i r les résurgences inconnues et chiffrer, pour chacune d'elles, la valeur des débits relatifs p a r r a p p o r t à l'ensemble. C'est à cet effet que la m é t h o d e d'investigation, dont nous avons rappelé le p r i n c i p e , fut mise en œ u v r e , condui- sant r a p i d e m e n t à des résultats positifs.

E n v u e d'établir le profil en l o n g des valeurs

(10)

298 L A H O U I L L E B L A N C H E

des résistivités et des températures d e l'eau, en fonction des distances au b a r r a g e pour un m ê - me r é g i m e , des échantillons furent p r é l e v é s en divers points d e la retenue et sur c h a q u e affluent, en m ê m e t e m p s q u e les t e m p é r a t u r e s étaient relevées, in situ, au d i x i è m e de degré près.

Dès l'examen des p r e m i e r s g r a p h i q u e s obtenus, des a n o m a l i e s flagrantes se firent j o u r , permettant de localiser sans hésitation les zones de résurgence :

a) L a plus i m p o r t a n t e , du m o i n s à l ' é p o q u e , se situait 130 mètres en aval du p o n t d ' E n - fer, r i v e gauche, dans u n e c r i q u e p r o - fonde d é n o m m é e l o c a l e m e n t « L l a m i n a co S i l o u r » , le trou du s o r c i e r ;

b) Un autre groupe c o r r e s p o n d a i t au lit allu- vial du gave, de part et d'autre d e la grotte de Bentia, située r i v e d r o i t e . L e s m a t é r i a u x et a l l u v i o n s q u i e n c o m b r e n t la plaine d e Benti-ibar et l e l i t du g a v e sur plusieurs mètres d'épaisseur f o r m e n t un b o u c h o n d é t r i t i q u e au t r a v e r s duquel s'infiltrent les eaux du courant souter- r a i n ; l e d é v e r s o i r d e la g r o t t e d e B e n t i a ne j o u a n t q u ' u n r ô l e d e t r o p - p l e i n ;

c) A signaler, enfin, une petite résurgence, 70 m è t r e s en a m o n t du pont d'Enfer, c o r r e s p o n d a n t v i s i b l e m e n t à un faible a p p o r t d e la r i v e gauche. P o u r ne pas a v o i r à y r e v e n i r , i n d i q u o n s d e suite q u e ce ruisselet souterrain se t r o u v e sur le circuit d'un ancien puits, actuellement obstrué, q u i fournissait, autrefois, d e l'eau potable à la m a i s o n R o s p i d e ; la galerie souterraine en aurait été e x p l o - rée p a r le p r o p r i é t a i r e et conduisait à p r o x i m i t é i m m é d i a t e du g a v e .

N o u s nous attarderons plus l o n g u e m e n t sur les résurgences (a) et (b), dont nous avons cal- culé les débits, déduits de nos mesures, à d i - verses époques de l'année; ceux-ci nous semblent caractéristiques du r é g i m e des apports à l'étiage c o m m e en crue (tableau I I I ) .

O B S E R V A T I O N S II est à noter :

1" Q u ' e n 1953, l'étiage d'été fut particulière- m e n t sévère.

Qu'en crue, et toutes p r o p o r t i o n s gardées, l'accroissement des débits est plus i m p o r t a n t pour les r i v i è r e s souterraines q u e p o u r les cours d'eau de surface.

2° U n e c o r r é l a t i o n r e m a r q u a b l e existe entre les m o d u l e s annuels du g a v e d ' A s p e au pont d'Escot et ceux du gave d e Sainte-Engrâce au barrage de l'usine de L i c q ; ce qui laisse supposer q u e les principaux apports de ces cours

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 11-11 1953 550 2.300 1.000 4.201» 79%

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 4-11 1953 i vers 18 h 4.800 49.000 20.000 76.000

C5

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 15-10 1953 600 2.200 10.500 0.000 19.300 85,5 %

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 10-10 1953 o o o o o

ira o »ra o »ra

Ol o c o

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 3-10 1953 O/l A 1 310 1.100 700 2.350 % LL

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 18-8 1953 ou 160 400 450 1.100

i -

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 5-8 1953 1 ^A 290 510 : 620 ' 1.570

&-

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 9-6 1953 vers 2 h 0 KAA 4.500 45.000 20.000 72.001' 90 %

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 9-5 1953 matinée Ad ^ 655 14.500 3.200 18.800

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 8-5 1953 620 4.250 1.650 7.050

T 00

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 20-2 1953 350 1.200 700 2.730

O

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) 9-12 1952 380 2.540 860 4.190

•*-<

oc

TABLEAU III Gave de Sainle-Engrâce : Répartition des apports au barrage de l'usine de Licq (en l/seconde) RÉPARTITION DES APPORTS APPORTS DE SUKFACE Uhaitxa et affluents rive droite Gave de Kakouette APPORTS SOUTERRAINS «) Rivière souterraine Saint-Georges b) Rivière souterraine Saint-Vincent Débit global au barrage % des apports souterrains par rapport aux

(11)

F I G . 9

(12)

300 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL A / 1 9 5 4

d'eau p r o v i e n n e n t d'un m ê m e massif m o n t a - g n e u x ( m a s s i f d ' A n i e ) .

3° L a r i v i è r e souterraine Saint-Georges semble d r a i n e r un bassin versant de plus grande superficie, m a i s d'altitude m o y e n n e plus basse que la r i v i è r e souterraine S a i n t - V i n c e n t .

4° L e s résurgences du g r o u p e ( a ) : r i v i è r e souterraine Saint-Vincent et pertes de l'Uhaïtxa réunies, sont instables q u a n t à leur lieu d'émer- gence qui se trouve, influencé p a r d i v e r s para- m è t r e s . P o u r des cotes du p l a n d'eau à la retenue inférieures à 443 m è t r e s et des débits de m o i n s de 1 m3/ s à résurger, elles se situent, c o m m e nous l'avons déjà i n d i q u é , dans le lit alluvial du gave, de p a r t et d'autre de la g r o t t e de Bentia f o n c t i o n n a n t c o m m e t r o p - p l e i n . P o u r une cote au b a r r a g e supérieure à 446, le débit souterrain résurge 350 mètres plus à l'amont, au fond des g o r g e s de l ' U h a ï t x a , au lieu dit :

« P e r t e du g a v e . » P o u r des cotes i n t e r m é d i a i r e s et suivant l ' i m p o r t a n c e des apports de la r i v i è r e souterraine S a i n t - V i n c e n t , les débits se répar- tissent plus ou m o i n s entre ces deux zones d ' é m e r g e n c e . F l u c t u a t i o n s et a n o m a l i e s apparentes résultent de l'état d ' é q u i l i b r e qui s'éta- blit o b l i g a t o i r e m e n t entre les pressions d ' a m o n t variables, — ( g a l e r i e s souterraines f o n c t i o n n a n t c o m m e des éléments de c o n d u i t e f o r c é e ) , le niveau dans la retenue et les siphons d ' é m e r g e n c e , plus ou m o i n s obstrués p a r des bouchons d é t r i - tiques : galets, sable et g r a v i e r .

Ceci établi, i l était souhaitable, enfin, de dé- t e r m i n e r le tracé des r i v i è r e s souterraines, leur profil e n l o n g et leur p é r i m è t r e d ' a l i m e n t a t i o n , la vitesse de p r o g r e s s i o n des apports, les hau- teurs de chute utilisables, ainsi que l ' i m p o r - tance des réserves naturelles, s'il en existait.

P o u r m e n e r à bien cette étude, des essais de c o l o r a t i o n à la fluorescéine, des prospections spéléologiques et de n o m b r e u x échantillonnages d'eau dans un p é r i m è t r e étendu s'imposaient donc.

L a carte (fig. 9) H y d r o g r a p h i e de la r é g i o n de Sainte-Engrâce, fournit un résumé des résultats acquis à ce j o u r :

a) R I V I È R E S O U T E R R A I N E S A I N T - G E O R G E S (31-12-52)

A diverses reprises, nous avions e x p l o r é les m o i n d r e s recoins de la c r i q u e d é n o m m é e loca- lement « L l a m i n a co S i l o u r » , sans y rencon- trer d'autres indices de résurgence que des courants ascendants et des fonds de 12 à 15 m è - tres d'eau. L e 31 d é c e m b r e 1952, au cours d'une tournée de prises d'échantillons, nous eûmes la bonne fortune de d é c e l e r au pied de la falaise, sous la paroi rocheuse surplombante, une ou- v e r t u r e de f o r m e o g i v a l e de quelques d m2 de

surface, au ras de l'eau. L e l e n d e m a i n , p r e m i e r j a n v i e r , le niveau dans la retenue a y a n t e n c o r e baissé, l ' o u v e r t u r e était suffisante p o u r laisser passer un canot p n e u m a t i q u e m o n o p l a c e et constituait un p o r c h e d'accès à une r i v i è r e souterraine aux d i m e n s i o n s et aux débits i m p r e s - sionnants.

Description sommaire

R i v i è r e de 2,5 à 4 m è t r e s de largeur, circu- lant dans une diaclase sur des fonds de 3 à 12 m è t r e s pour la cote 438 à la retenue. V i t e s - ses p o u v a n t v a r i e r de q u e l q u e s c e n t i m è t r e s à plus d'un m è t r e / s e c o n d e , suivant r é g i m e et hauteur d'eau à la retenue. — V o û t e s de 10 à 30 mètres de hauteur.

L o n g u e u r en ligne d r o i t e du p o r c h e d'accès au p r e m i e r siphon : 44 m è t r e s . D é b a r c a d è r e r i v e d r o i t e . — Galeries et grottes sèches, avec salles de grandes d i m e n s i o n s , p e r m e t t a n t de re- j o i n d r e la r i v i è r e et de franchir un d e u x i è m e siphon.

E x p l o r a t i o n effectuée début 1953 sur 150 à 200 m è t r e s , au total. A noter qu'à partir de la cote 438,3 au plan d'eau, il y a d a n g e r de trou- ver le p o r c h e d'entrée n o y é au r e t o u r .

Une e x p l o r a t i o n , avec scaphandres, effectuée le 5 août dernier, alors q u e la retenue était pra- t i q u e m e n t à sec, p e r m i t aux éclaireurs l y o n n a i s de passer deux autres siphons et de progresser d'une centaine de m è t r e s plus à l ' a m o n t .

L ' u n e des caractéristiques de la r i v i è r e est de se d é v e l o p p e r en plan, p a r d é c r o c h e m e n t s successifs en baïonnette v e r s le sud à c h a q u e si- p h o n , l ' o r i e n t a t i o n g é n é r a l e de la diaclase d e m e u r a n t W . S W ou plus e x a c t e m e n t : ouest, avec un décalage d ' e n v i r o n 18 grades au sud. Il est p r o b a b l e que plus à l ' a m o n t , à la f a v e u r d'un c h a m p de failles ou d'un n o u v e a u système de diaclases, l ' o r i e n t a t i o n g é n é r a l e se t r o u v e m o - difiée et s'oriente f r a n c h e m e n t v e r s le sud-est.

Caractéristiques de l'eau et du bassin d'alimentation B . V . — Bassin versant d'une superficie c o m -

prise entre 60 et 100 k m²;

ims — v o i s i n de 22 (calcaires et s c h i s t e s ) . E A U . — T e m p é r a t u r e : 7°5 à 8 ° 3 suivant débit

et nature des a p p o r t s ;

L a t e m p é r a t u r e descend e x c e p t i o n n e l l e m e n t en dessous de 7 ° , p o u r des débits i m p o r - tants c o r r e s p o n d a n t à une f o n t e de n e i g e d ' a l t i t u d e ;

Résistivités à 18° cg : v a r i e n t entre 5.300 et 8.500 w c m / c m2, suivant débit et nature des a p p o r t s ;

/;,, à 20° c g : de 7,7 à 8,1;

A l c a l i n i t é : de 50 à 90 m g r Ca 0 par litre.

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P H O T O N " 2

La rivière souterraine Saint-Georges à 40 ni de l'entrée

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P H O T O N ° 3

La rivière souterraine Saint-Georges à la erique

D É B I T S . - L e s débits observés au cours des neuf p r e m i e r s m o i s d e 1953 ont v a r i é entre : 0,35 et ~ 4 0 m3/ s ;

E x t r ê m e s probables : 0,25 é l i a g e absolu à 1 2 0 m: !/ s crue c e n t e n a i r e ;

M o d u l e annuel : de l ' o r d r e d e 5 ms/ s .

Son tracé souterrain et son périmètre d'ali- mentation restent à préciser.

T o u t e f o i s , ce sont les hauts plateaux et les vais espagnols situés à l'ouest de la crête f r o n - tière du P ê n e B l a n q u e au pic d ' A n s a b è r e , cul- minant à la pointe des T r o i s - R o i s (2.484 m d'altitude) q u i semblent être à l'origine des apports les plus abondants.

R É G I M E . — A l i m e n t é e en p a r t i e par des bassins versants p r o b a b l e m e n t arides en été, d'orientation générale sud-ouest, d'altitude m o y e n n e i n f é r i e u r e à 1.800, cette r i v i è r e souter-

raine a un r é g i m e « n i v o - p l u v i a l » avec m a x i - m u m en m a i , et coefficients de débit plus élevés en a v r i l qu'en j u i n .

L ' é t i a g e d'été se caractérise c o m m e étant net- tement plus sévère q u e l'étiage d ' h i v e r .

b) R I V I È R E S O U T E R R A I N E S A I N T - V I N C E N T (18-4-53) L a p r e m i è r e e x p l o r a t i o n du « trou du renard » ( H a c h e i - S i l o u r ) r e m o n t e au 20 m a r s 1953. Ce n'est q u ' à la h u i t i è m e tentative, le 18 a v r i l , q u e M M . G A R C I A et R A V I E R p a r v i n r e n t à r e j o i n d r e la r i v i è r e souterraine, dont ils soup-

çonnaient l'existence, vers la cote 460, soit e n v i - ron 130 mètres en altitude plus bas q u e l ' o r i - tice d'entrée.

Description sommaire

L ' a c c è s à la r i v i è r e s'effectue par une c r i q u e latérale, débouchant dans une g a l e r i e o r i e n t é e du sud-est au nord-ouest. L e tunnel occupé p a r la r i v i è r e est l a r g e de 5 à 6 mètres et présente des fonds v a r i a n t de q u e l q u e s mètres à plus de 16 mètres au siphon d ' a m o n t . L e s m u r a i l l e s latérales p l o n g e n t au sud-ouest, avec des voûtes d o m i n a n t le plan d'eau de 15 à 20 m è t r e s . Ceci n'est v r a i q u e pour de faibles débits i n f é r i e u r s au m: i/ s e c o n d e . L a r i v i è r e subit, e n effet, des variations de n i v e a u considérables, les galeries souterraines se mettant en c h a r g e p o u r évacuer des débits plus i m p o r t a n t s . C'est ainsi qu'à diverses reprises, nous a v o n s o b s e r v é des v a r i a - lions du plan d'eau de plus de trois mètres à l'heure, se p r o l o n g e a n t sur plusieurs heures.

E n t r e le 7 et 9 j u i n 1953, le n i v e a u de l'eau dans la c r i q u e latérale et les puits d'accès à la rivière, monta de 55 mètres, atteignant la c o l e 525, délogeant échelles et canots p n e u m a t i q u e s de la plate-forme, où nous pensions les avoir mis en sûreté. Il est v r a i q u e le 9 j u i n entre 0 et 3 heures du m a t i n , la r i v i è r e souterraine Saint-Vincent eut à évacuer un débit de l ' o r d r e de 20 m-Vs.

D'après des r e n s e i g n e m e n t s q u i paraissent d i -

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" l ' H O T O N " "o

La rivière Saint-Vincent au «. trou du renard » (115 m en dessous du niveau du gave)

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301 L A H O U I L L E B L A N C H E N ° SPÉCIAL A/1954

gncs de f o i , un v é r i t a b l e torrent aurait brusque- ment surgi du « trou du r e n a r d » en n o v e m b r e 1929, le p h é n o m è n e dura près d'une j o u r n é e , puis tout rentra dans l ' o r d r e . S'il en est bien ainsi, la r i v i è r e S a i n t - V i n c e n t se serait m i s e en c h a r g e sous plus de 130 m è t r e s d'eau, ce qui paraît c o n s i d é r a b l e ; il est à noter qu'à la m ê m e date le débit estimé au b a r r a g e ne dépassa pas (HO m3/ s , dont la m o i t i é p r o v e n a n t de la r i v i è r e souterraine S a i n t - V i n c e n t .

T o u t se passe c o m m e si, la pente de son lit étant insuffisante, la r i v i è r e souterraine devait se m e t t r e en pression pour évacuer ses apports à travers les « étroitures » d'aval.

Ceci e x p l i q u e les brusques m o n t é e s d'eau dans la retenue, les v a r i a t i o n s de débit se trans- mettant de façon p r e s q u e instantanée, c o m m e dans une conduite forcée, entre la c h a m b r e de mise en c h a r g e e l les résurgences du g r o u p e ( a ) . U en résulte que l'étalement des crues est peu considérable et ne c o r r e s p o n d qu'au v o l u m e d'eau m i s en réserve pendant la mise en pression, par r e m p l i s s a g e des p o c h e s et grottes souterraines.

En r e g a r d de cette p r o p a g a t i o n r a p i d e des accroissements de débit, il est intéressant de m e t t r e en p a r a l l è l e le t e m p s nécessaire à l'eau p o u r franchir le m ê m e parcours, soit 2 k m 3 e n v i r o n entre trou du r e n a r d et e x s u r g e n c e d ' U h a ï t x a , en p é r i o d e de hautes eaux :

7 h 30, d'où une vitesse m o y e n n e de 8,5 c m / s . (Essai fiuorescéïne nuit du 1^{e r} au 2 j u i n 1953, débit de l ' o r d r e de 15 m3/ s . )

Caractéristiques de l'eau et du bassin d'alimentation

B . V . — Bassin versant d'une superficie p r o b a b l e de l ' o r d r e de 40 k m²;

im s = v o i s i n de 22 (calcaires du crétacé et schistes).

E A U . — T e m p é r a t u r e : 8" à 9"8 suivant débit et nature des a p p o r t s ;

Résistivités à 18" cg : v a r i e n t entre 5 400 et 8 000 suivant r é g i m e ;

p„ à 20° cg : de 7,8 à 8,0;

A l c a l i n i t é : de 50 à 90 m g r Ca 0 par litre.

Ces chiffres se rapportent à des échantillons prélevés au « trou du r e n a r d » .

P o u r un m ê m e r é g i m e d'étiage, des échantil- lons p r é l e v é s à d i v e r s endroits le l o n g de la r i - vière souterraine onl donné r e s p e c t i v e m e n t les valeurs suivantes de résistivité :

A la Peyre-Saint-Martin : A u droit de la « salle M a r c e l

L o u b e n s » 6 480 o h m s / c m / c m² A la Peyre-Saint-Martin :

Au droit de la « salle de L a

V e r n a » 6 170 o h m s / c m / c m²

Rivière. Saint-Vincent :

A u « trou du r e n a r d » . . . 5 530 o h m s / c m / c m² Rivière Saint-Vincent :

A la r é s u r g e n c e de Bentia. 4 200 o h m s / c m / c m²

Il est à noter, enfin, que les p r o p r i é t é s p h y s i - ques de l'eau, pour la r i v i è r e S a i n t - V i n c e n t , au

« trou du r e n a r d » sont assez voisines de celles de la r i v i è r e Saint-Georges à la r é s u r g e n c e du

« trou du sorcier » . T o u t e f o i s , les t e m p é r a t u r e s de la p r e m i è r e sont plus élevées, ce q u i laisse supposer un séjour sous terre p r o l o n g é . O n peut a d m e t t r e aussi que l ' é l é v a t i o n de t e m p é r a t u r e due aux chutes d'eau n'est pas n é g l i g e a b l e .

Tracé souterrain et périmètre d'alimentation A la suite de la d e r n i è r e e x p é d i t i o n de la P e y r e - S a i n t - M a r t i n et des d é c o u v e r t e s effectuées par l'équipe de pointe, le tracé en p l a n de la r i v i è r e souterraine est à peu près c o n n u sur les 2,500 k m que j a l o n n e n t les salles p a r c o u r u e s par les spéléologues. L ' o r i e n t a t i o n g é n é r a l e d ' a m o n t v e r s l ' a v a l est nord-ouest, a v e c d é c r o - chements, tantôt au nord, tantôt v e r s l'ouest, pour aboutir, en définitive, à la salle de L a V e r n a où l'eau se p e r d à une cote v o i s i n e de 960 m à l ' é t i a g e .

Dans la p a r t i e aval, le cours de la r i v i è r e souterraine est suffisamment j a l o n n é é g a l e m e n t ,

sur 2,700 k m e n v i r o n , p a r :

— L e t r o u du renard, situé r i v e gauche, v i s - à-vis et un peu en aval de l'église Sainte- E n g r â c e ;

— U n puits d'absorption, situé r i v e d r o i t e , face à la « M a i s o n A r d o y » ;

— L a perte du g a v e , au f o n d des g o r g e s de l ' U h a ï t x a .

Enfin :

— L a g r o t t e de Bentia.

Il est à noter q u e la r i v i è r e souterraine de Saint-Vincent t r a v e r s e le gave de Sainte-En- grâce, 110 m è t r e s e n v i r o n en dessous du thal- w e g , entre le p o n t d ' H a c h e i - S i l o u r et la « m a i - son Constantin » . Sa d i r e c t i o n est alors n o r d - ouest; à p a r t i r de là, cet affluent, né r i v e gauche, d é v e l o p p e son cours souterrain r i v e d r o i t e ; c'est v r a i s e m b l a b l e m e n t le synclinal d'un pli couché et le contact a v e c les schistes du h o u i l - ler qui l ' o b l i g e n t à o b l i q u e r sa route v e r s l'ouest pour v e n i r m a r i e r , au d r o i t d'une diaclase, ses eaux p r o f o n d e s avec les apports de surface de l ' U h a ï t x a .

Reste à e x p l o r e r la p o r t i o n i n t e r m é d i a i r e du tracé souterrain, située entre l e « trou du r e - nard » et la « salle de L a V e r n a » ; soit, en p l a n , 2 k m , c o m p o r t a n t une chute de 500 m è t r e s envi- ron en altitude. C'est dans cette z o n e qu'à la

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suite des essais à la fluorescéïne effectués cet été, se situerait une r é s e r v e d'eau, dont on peut é v a l u e r l e v o l u m e à plus de 500 000 m³. L a ré-

serve est sans d o u t e plus i m p o r t a n t e , car tout c o n c o r d e p o u r f a i r e e s t i m e r le chiffre précédent

c o m m e un m i n i m u m .

Q u a n t à son cours supérieur, on peut estimer q u e la r i v i è r e souterraine, à l ' a m o n t du gouffre L e p i n e u x , p r e n d naissance dans le massif d ' A n i e et d r a i n e de n o m b r e u x apports, tant français q u ' e s p a g n o l s ; son p é r i m è t r e d ' a l i m e n - t a t i o n s'étend, en effet, de part et d'autre de la crête f r o n t i è r e , au sud du pic d ' A r i a s , sur les A i r e s de C a m p - L o n g et d ' A n i e en F r a n c e , sui- tes « G r a n d e s V a l l é e s » ( L l a n o Carreras et P u e r - los d ' A r i a s ) en E s p a g n e .

D É B I T S . — L e s débits o b s e r v é s depuis m a i 1953 ont v a r i é entre : 0,3 m3/ s ( é t i a g e ) et ~

2 0 m » / s ( c r u e ) ;

M o d u l e annuel p r o b a b l e : d e l'ordre de 2 m³/ s .

R É G I M E . — A l i m e n t é e p a r des bassins versants d'altitude m o y e n n e r e l a t i v e m e n t élevée, de l'or- d r e de 2 000 m è t r e s , cette r i v i è r e souterraine présente un r é g i m e du t y p e « n i v a l d e transi- tion » , a v e c m a x i m u m en m a i et coefficients de débit plus forts en j u i n qu'en a v r i l .

P o u r c o m p l é t e r les données h y d r o l o g i q u e s r e l a t i v e s à ces deux r i v i è r e s , il p a r a î t utile de d o n n e r un aperçu g é o l o g i q u e des r é g i o n s où se d é v e l o p p e l e u r cours souterrain.

N o u s e m p r u n t e r o n s à M . le professeur C A S - T E R A S , de la F a c u l t é des Sciences de T o u l o u s e et à son collègue espagnol, M . le professeur L L O P I S L L A D O , directeur de l'Institut de g é o l o - gie de l ' U n i v e r s i t é d ' O v i e d o , une part i m p o r - tante des r e n s e i g n e m e n t s q u i v o n t s u i v r e .

A l o r s q u e le massif g r a n i t i q u e affleure en f o - rêts d'Issarbe et d e B e n h o et q u e les terrains anciens du p à l é o z o ï q u e se t r o u v e n t r e c o u v e r t s sur la r i v e d r o i t e du gave de Sainte-Engrâce par des l a m b e a u x discontinus de m a r n e s et de g y p s e du trias, la r i v e gauche est occupée, p r e s - que e n t i è r e m e n t , par un i m p o r t a n t massif calcaire crétacé qui s'étale l a r g e m e n t sur l ' E s p a g n e ( H a u t e - N a v a r r e et A r a g o n ) .

T o u t e f o i s , les affleurements d'un « l a m b e a u e x o t i q u e silurien » au signal de L a c o u r a et au nord-est d'Hiscondisse, laissent supposer q u e le massif g r a n i t i q u e , enraciné au n o r d de Sainte- E n g r â c e , se poursuit sous la r i v e gauche du g a v e en d i r e c t i o n des granités des Eaux-Chaudes.

L e s schistes du Carbonifère qui le r e c o u v r e n t apparaissent n e t t e m e n t au sud du pic d ' A n i e , depuis le col d ' A n a y e jusqu'au col du lac d ' A n - sabe; on les r e t r o u v e é g a l e m e n t à la salle de La V e r n a , f o r m a n t le lit de la r i v i è r e souterraine et, plus à l'ouest, à basse altitude, dans le bassin du g a v e de K a k o u e t t a .

Ils sont masqués, en surface, dans toute la r é - g i o n m é d i a n e , par le puissant massif du crétacé supérieur, dont les calcaires et les flysch calcaires, lapiazés et diaclasés à g r a n d e p r o f o n d e u r , s'étendent, tant en F r a n c e q u ' e n E s p a g n e , sur un p é r i m è t r e étendu : Bracas de Guillers, A r r e s de L é e s - A t h a s , de C a m p l o n g et d ' A n i e , g r a n d e s vallées frontalières, R i n c o n de Belagua, B i c h i t o s et S i e r r a - L o n g a f o r m e n t un vaste q u a d r i l a t è r e de plus de 70 k m2 d e superficie, d o m i n é à l'est p a r

des pics r e l a t i v e m e n t élevés, depuis le S o u m - C o u y (2 302) et le pic d ' A n i e (2 504) au n o r d , j u s q u ' à la p o i n t e des T r o i s - R o i s (2 484) et le pic de l ' A c h e r i t o (2 312) au sud. C'est sur ce rideau m o n t a g n e u x , tendu en t r a v e r s d e leur p r o - gression, que les systèmes nuageux, venus d e l ' A t l a n t i q u e , déversent d'abondantes précipita- tions a t m o s p h é r i q u e s .

Si l ' o n o b s e r v e q u e tout le bassin de r é c e p t i o n c o r r e s p o n d a n t est constitué p a r des t e r r a i n s per- m é a b l e s en g r a n d , q u i p l o n g e n t en d i r e c t i o n nord-ouest et reposent en d i s c o r d a n c e sur les schistes dinantiens du c a r b o n i f è r e , de m ê m e i n - clinaison, m a i s p a r f a i t e m e n t i m p e r m é a b l e s et collecteurs naturels des eaux engouffrées en surface, i l est n o r m a l de penser q u e toutes les eaux recueillies à la base du massif calcaire sont drai- nées v e r s la F r a n c e , le g a v e de S a i n t e - E n g r â c e en d e v e n a n t le p r i n c i p a l bénéficiaire. L a pente générale étant fixée, diaclasés et failles facili- tent, en effet, le r a s s e m b l e m e n t des eaux q u i s'écoulent dans les gouttières naturelles des plis de t e r r a i n .

A v a n t de t e r m i n e r ce chapitre, i l nous faut in- sister sur le travail intense de d é s a g r é g a t i o n , par c o r r o s i o n c h i m i q u e et érosion, qu'effectuent les e a u x en p r o f o n d e u r . P r o v e n a n t de la fonte des neiges en altitude, ces eaux sont pures, chargées en gaz c a r b o n i q u e l i b r e et par suite a g r e s s i v e s ; elles t r o u v e n t dans les calcaires un m a t é r i a u de c h o i x à attaquer, qu'à la l o n g u e elles dissolvent c o m m e du sucre; le seul résidu est cette a r g i l e de d é c o m p o s i t i o n q u i se rassemble au fond des gouffres, pour f o r m e r , avec sables el g r a v i e r s en- traînés par les eaux, de v é r i t a b l e s bouchons dé- t r i t i q u e s .

F a v o r i s é par des c h a m p s de failles et d e dia- clasés, le t r a v a i l de p e r f o r a t i o n s'effectue par étages et des lits successifs d'un m ê m e cours d'eau souterrain, crevés les uns après les autres, ont été creusés au cours des â g e s ; d'où un ex- t r a o r d i n a i r e d é d a l e de grottes, de salles, de puits et de g a l e r i e s sèches, avant de p a r v e n i r au lit définitif i n s t a l l é au contact des calcaires a v e c les r o c h e s i m p e r m é a b l e s sous-jacentes. E n c o r e le contact n'est-il pas toujours franc : c o n g l o m é - rats à galets et débris d é r i v é s du s u b s l r a l u m s'accumulent dans les étroitures et o b l i g e n t la r i v i è r e à filtrer au travers, p r o v o q u a n t , lors des

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