Hydrological monitoring of karst springs and the Cèze river

Suivi hydrologique des sources karstiques et de la rivière Cèze

Hervé Chapuis (1, 2) , Jordan Ré-Bahuaud (1, 2) , Joël Jolivet (3, 1) , Frédéric Paran (1, 2) , Yvan Pascoletti

1 EVS - Environnement, Ville, Société
2 PEG-ENSMSE - Département Procédés pour l'Environnement et Géoressources
3 ESPACE - Étude des Structures, des Processus d’Adaptation et des Changements de l’Espace

The purpose of this article is to present the results of hydrological monitoring of the Cèze river basin in its limestone zone with a protocol based on synchronizing flow measurements in the river with those of the springs. The aim is to understand the functioning of the river and karst springs and to determine their contribution to the flow of the Ceze. Fourteen stations were equipped with LTC probes (Height, Temperature and Conductivity): 11 probes at each source and 3 in the river. Previously, an altimetric profile made it possible to geolocate the sources and anthropogenic areas as well as the suitable sections of the river for gauging. To precisely locate the loss zones of the Ceze and detremine the corresponding flow values, 11 gauge campaigns were carried out in rivers during three hydrological cycles from 2013 to 2015. Source flows were also measured to calculate hydraulic balance between losses and inflows along the study section. The results show variability in sources flows related to the size of the drained watershed and the underground geological configuration. Several sources have a relatively constant flow over the year and thus contribute to compensate the losses of the river. Five sections have been identified alternating areas of losses and karst input from the springs. Analysis of the flows measured during the gauge campaigns carried out over the entire sector studied made it possible to quantify these losses and karst inputs. Comparison of karst inputs according to the measurement period shows that during low water periods the karst contributes more strongly up to 68% of the Ceze river flow, whereas on average water period, karst contributes about 50% of the river flow. The critical analysis of the results obtained focuses on the quality of the differential gauges in the river and those carried out at the sources, the accuracy of the measuring equipment used and the difficulty of taking into account the underflows and recycling of water from the river through alluvial formations. Over the entire river area studied, incorporating all karst springs, the differential between the flow of the Ceze upstream of the gorges and that downstream of the karst springs is positive. For the moment the karst inputs compensate for the losses of the Ceze.

Cet article a pour but de présenter les résultats du suivi hydrologique du bassin de la rivière Cèze dans sa zone calcaire à partir d’un protocole fondé sur la synchronisation des mesures de débit dans la rivière avec celles des sources. Il s’agit de comprendre le fonctionnement de la rivière et des sources karstiques et de déterminer leur part contributive au débit de la Cèze. Quatorze stations ont été équipées de sondes LTC (Hauteur, Température et Conductivité) : 11 sondes à chacune des 11 sources et 3 sondes en rivière. Préalablement, un profil en long de la rivière a permis de géolocaliser les sources et les zones anthropisées ainsi que les sections de la rivière propices pour y effectuer des jaugeages. Pour localiser précisément les zones de pertes de la Cèze et déterminer les valeurs de débits correspondantes 11 campagnes de jaugeages ont été réalisées en rivière pendant trois cycles hydrologiques de 2013 à 2015. Les débits des sources ont eux aussi été mesurés afin de calculer des bilans hydrologiques entre les pertes et les apports le long du tronçon étudié. Les résultats montrent la variabilité du débit des sources liées à la taille du bassin versant drainé et à sa configuration géologique. Plusieurs sources ont un débit relativement constant sur l’année et contribuent ainsi au soutien d’étiage en compensant les pertes de la rivière. Cinq tronçons ont été identifiés alternant zones de pertes et d’apports karstiques par les sources. L’analyse des débits mesurés au cours des campagnes de jaugeage réalisées sur la totalité du secteur étudié a permis de quantifier ces pertes et les apports karstiques. La comparaison entre les pertes et les apports du karst en fonction de la période de mesure montre qu’en période de basses eaux le karst contribue jusqu’à 68% du débit de la Cèze alors qu’en moyennes eaux, les eaux d’origine karstique ne participent qu’à environ 50% du débit de la rivière. L’analyse critique des résultats obtenus porte essentiellement sur la qualité des jaugeages différentiels en rivière et ceux effectués aux sources, la précision du matériel de mesure utilisé et la difficulté de prendre en compte les sous-écoulements et les recyclages d’eau de la rivière à travers les formations alluvionnaires. Sur la totalité du secteur étudié de la rivière, en intégrant toutes les sources karstiques, le différentiel entre le débit de la Cèze à l’amont des gorges et celui de l’aval est positif. Les apports karstiques compensent les pertes de la Cèze.

Mots clés: Hydrological Monitoring; Springs Discharge Measurement; Karst; Cèze river

Mots clés: monitoring hydrologique; mesure de débits de sources; karst; rivière Cèze

Domaines: Génie des procédés

Hervé Chapuis, Jordan Ré-Bahuaud, Joël Jolivet, Frédéric Paran, Yvan Pascoletti. Suivi hydrologique des sources karstiques et de la rivière Cèze. Karstologia, 2020, 75, pp.17 à 24. ⟨emse-02961860⟩