Thématiques & sessions proposées > 9. Hydro-Géo-logie de la Zone Critique

Coordinateurs de ce thème : C. Champollion, C. Batiot, Ph. Vernant, V. Léonardi

2 excursions prévues le mercredi 29 Octobre 2025 : Excursion 1 et Excursion 2

Mots-clés : karst / interactions aux interfaces / structure, fonctionnement et modélisation des aquifères / gestion durable, zone critique, recharge et vulnérabilité des ressources en eau, observations

9.1 La Craie : vers une compréhension Interdisciplinaire et Multiscalaire

Coordinateurs : Ophelie Faÿ, Eric Lasseur,Thomas Junique, Carole Nehme

La craie est une roche au cœur de la vie socio-économique en Europe du Nord-Ouest. Elle constitue un aquifère majeur et un matériau à comportement rhéologique particulier, servant de substratum à de nombreuses activités humaines. Elle forme des falaises notoires et des carrières souterraines historiques. Cette session invite les géoscientifiques de diverses spécialités à partager leurs approches fondamentales et appliquées sur cet objet sédimentaire, en vue de construire une approche intégrée de la craie. Longtemps considérée comme homogène, cette roche présente des hétérogénéités sédimentaires à multiples échelles, y compris au niveau des microstructures, qui influencent la localisation de la fracturation et de la karstification.
Quelles hétérogénéités peut-on caractériser dans la craie, et avec quelles méthodes, notamment géophysiques, pétrophysiques, sédimentologiques ou géomécaniques ? Quelles influences ont-elles sur les propriétés hydrauliques, géotechniques, etc. ? Peut-on développer une approche holistique de la craie qui adresse les questions suivantes : Comment l’histoire géologique, de sa déposition à son altération récente a-t-elle affecté ses propriétés pétrophysiques et mécaniques ? Comment les hétérogénéités verticales ont-elles influencé la distribution des fractures et le développement de karsts, contrôlant ainsi l’écoulement des fluides ? Comment pouvons-nous réaliser un upscaling pertinent des propriétés de la craie depuis le plug jusqu’à l’échelle du bassin, en combinant des approches expérimentales et des modèles numériques intégrant les données multi-échelles ?
En réunissant différentes perspectives, la session vise à souligner l’importance de la craie dans l’environnement et à encourager les collaborations pour aborder des questions telles que le raffinement des modèles hydrologiques, l’érosion côtière, les effondrements de cavités souterraines et la caractérisation des réservoirs.

9.2 Hydro(géo)logie des bassins versants

Coordinateurs : Pierre Brigode, Camille Bouchez

Les flux hydrologiques sont extrêmement variables dans l’espace et dans le temps, avec des conséquences majeures sur la ressource en eau et le transport dissous et particulaire. La variabilité des flux est difficile à observer et à modéliser car elle résulte des fluctuations climatiques, des interactions complexes dans le système atmosphère-végétation-sol-aquifères et des perturbations anthropiques. Dans le contexte actuel de modification profonde du cycle de l’eau, un enjeu majeur réside dans l’aspect multi-échelles temporelles (de l’événement à la décennie) des transferts dans les hydrosystèmes et de son intégration dans les modèles. Cette session vise à s’interroger sur le caractère transitoire du cycle de l’eau, son origine et ses conséquences sur le fonctionnement hydro-bio-géochimique de la zone critique. Nous encourageons les contributions sur l’étude de la variabilité des flux dans les BV, par des méthodes d’observation, de modélisation et/ou d’expérimentation innovantes.

9.3 De l’observation à la modélisation de la zone critique : développement de nouveaux concepts

Coordinateurs : Jean-Baptiste Charlier, Simon D. Carrière, Chloé Ollivier

La zone critique est le siège de nombreuses interactions biogéochimiques et d’influences liées aux pressions climatiques et anthropiques qui impactent fortement les ressources en eau. Pour comprendre les modifications du cycle de l’eau et des transferts associés, il est souvent fait appel à des approches pluridisciplinaires et multi-échelles qui amènent à proposer de nouveaux concepts sur le fonctionnement des hydrosystèmes. Cette session est dédiée aux recherches qui portent sur des approches terrain ou laboratoire, qui alimentent ou font évoluer les modèles conceptuels et numériques.

9.4 Outils de modélisation pour la gestion de la ressource en eau face aux changements globaux

Coordinateurs : Vianney Sivelle, Raphaël Bondu, Yohann Cousquer

Les outils de modélisation sont devenus des outils incontournables pour la gestion équitable et durable de la ressource en eau, tant sur le volet quantitatif (e.g., crue, sécheresse, gestion de barrages) et que sur le volet qualitatif (e.g., contamination, salinisation). Nous proposons une session ouverte à toute contribution concernant le développement d’approches de modélisation innovantes pour répondre aux grands enjeux sociétaux en lien avec la disponibilité de la ressource en eau et son évolution face aux changements globaux. Cette session souhaite rassembler toute la panoplie des méthodes de modélisation (conceptuelle, à base physique, stochastique, statistique par apprentissage automatique) afin de mieux évaluer la disponibilité des réserves en eau, en surface comme en souterrain, et leurs interactions. Les études d’impacts du changement climatique et/ou des activités anthropiques (e.g., prélèvements, pollutions) sont les bienvenues.
Mots-clés : interactions surface-souterrain, ressource en eau, modélisation, flux hydriques, recharge, contamination

9.5 Karst

Coordinateurs : Véronique Leonardi, Eglantine Husson, Philippe Vernant, Christelle Batiot Guilhe, Alexandre Ortiz, Cédric Champollion, Grégory Dandurand

L’étude des karsts, objets spécifiques de la zone critique, représente un enjeu croissant dans un contexte de changement global, notamment en raison de la pression anthropique de plus en plus forte sur les ressources en eau associées, tant au point de vue qualitatif que quantitatif. Les caractéristiques et la complexité de fonctionnement des environnements karstiques impliquent de fait des approches multi-disciplinaires, couplées et originales, propres à la zone critique mais spécifiquement adaptées à ces milieux. Cette session propose de rassembler toutes les approches développées pour améliorer la compréhension de la formation et du fonctionnement de ces objets à partir des observations de terrain et/ou de la modélisation.
De manière non-exhaustive et si possible combinées, les thématiques suivantes pourront être abordées :
- les conditions de mise en place et d’organisation spatiale multi-échelle des karsts (étude des processus de karstification, karstogenèse…) ;
- les propriétés des réservoirs karstiques et l’impact de leur structuration au cours du temps dans leur fonctionnement hydrodynamique ;
-  le karst comme outil d’enregistrement privilégié des informations spatiales et temporelles (diagénèse, géodynamique, paléoclimat, pollutions et archéologie) et patrimoine associé à ces écosystèmes karstiques (animal, végétal, minéral ou fluide) ;
- les développements d’approches ou d’outils novateurs (isotopiques, géochimiques, géophysiques, microbiologiques, géomorphologiques…) pour étudier les karsts et leurs (paléo)fonctionnements ;
- la caractérisation de leurs propriétés hydrodynamiques et de la connectivité des différents réseaux à différentes échelles (depuis les observations et mesures in situ, en passant par les expériences de traçages artificiels, jusqu’à l’analyse de données et la modélisation) ;
- la vulnérabilité de ces aquifères et l’évolution de ses ressources en eau face à différents forçages anthropiques (pollution, pompage AEP, agriculture, ...) et climatiques ;
- les approches numériques pour cartographier, modéliser l’organisation des réseaux souterrains ;
- l’étude des processus de recharge (diffuse/concentrée) et les interactions entre eaux de surface et eau souterraine, ainsi que les enjeux associés (impacts qualitatifs et/ou qualitatifs sur les ressources en eau, crues éclair et risque inondation sur les bassins à forte composante karstique…).

Mots Clés : Karst, Hydrodynamique, Hydrogéochimie, Hydrogéophysique, Traçages naturels et/ou artificiels, Interaction surface-souterrain, Karstogenèse, Karstologie, Zone critique carbonatée, Interactions hommes-karst-végétation, Altération

9.6 Hydrogéophysique de la zone critique

Coordinateurs : Angélie Portal, Nicolas Coppo, Thomas Kremer

Cette session a l’ambition de présenter des études hydrogéophysiques innovantes appliquées à l'étude de la zone critique. Les contributions attendues porteront, à travers des études de cas, sur des stratégies d’exploration et des développements méthodologiques en s'appuyant sur des approches interdisciplinaires, mono/multiméthodes  et/ou multi-échelles . Elles devront mettre en lumière l'apport de la géophysique à la connaissance de la structure et du fonctionnement des aquifères (superficiels et/ou profonds), à leur modélisation, à la compréhension des interactions aux interfaces ou encore au suivi des méthodes de recharges et des observatoires hydrogéologiques.

9.7 Modèles conceptuels hydrogéologiques pour les aquifères de socle et volcaniques

Coordinateurs : Patrick Lachassagne, Alix Toulier

Les roches volcaniques et de socle constituent de vastes zones sur les terres émergées et leurs ressources en eau souterraine sont d'un grand intérêt, tant pour les écosystèmes que pour les usages anthropiques. Bien que ces deux types d'aquifères soient formés de roches dures et soient étudiés depuis plus de 50 ans, ils présentent des propriétés hydrodynamiques distinctes et sont donc caractérisés par des modèles conceptuels hydrogéologiques (MCH) très différents.
Cette session traitera des progrès récents des MCH des aquifères de socle et volcaniques : structure géologique, propriétés hydrodynamiques, fonctionnement hydrogéologique, hydrochimie, ressources en eau souterraine, vulnérabilité, etc. Elle accueillera aussi des études de cas, ainsi que de nouvelles approches pour caractériser ces MCH (outils et méthodes géologiques, géophysiques, hydrochimiques, de modélisation, etc.).
Cette session peut être scindée en deux sessions différentes (aquifères de socle et volcaniques).

9.8 Les nappes captives : quelles vulnérabilités et pérennité face à leur exploitation, au changement climatique et aux impacts anthropiques ?

Coordinateurs : Christelle Marlin, Julie Lions, Julio Gonçalvès, Somar Khaska

Les eaux souterraines des aquifères captifs ou libres sous couverture demeurent encore peu connues bien qu’elles constituent une part considérable du volume de l’eau continentale et sont, dans certaines régions, la seule ressource en eau douce disponible. Si ces nappes peuvent constituer un atout pour répondre au besoin croissant en eau, leur exploitation excessive comporte des risques de dégradation irréversible, tant quantitatif que qualitatif, pour la ressource et les écosystèmes associés.
Proposée par le projet DEESAC (PEPR OneWater), l’objectif de la session est de dresser un état des lieux des connaissances acquises sur le fonctionnement des nappes captives. L’apport par de nouvelles approches disciplinaires (par ex. modélisation, géochimie, traitement de données ou instrumentation) et leur complémentarité pourra être discuté afin de fournir des méthodologies innovantes d’évaluation de la vulnérabilité et de la durabilité de ces nappes dans un contexte de changements globaux.