Académie d'Aix Marseille Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse

De
Publié par

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
- Académie d'Aix-Marseille - Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse THESE pour obtenir le grade de docteur de l'Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse Présentée par Véronique de MONTETY SALINISATION D'UN AQUIFERE CAPTIF CÔTIER EN CONTEXTE DELTAÏQUE - CAS DE LA CAMARGUE (DELTA DU RHÔNE, FRANCE) Discipline : Sciences de la Terre Spécialité : Hydrogéologie Ecole doctorale – SIBAGHE Soutenue le 10 juillet 2008 devant le Jury composé de : Y. Travi Professeur, Université d'Avignon Président J.L. Michelot Professeur, Université Paris XI Rapporteur M. Manzano Professeur, Université Polytechnique de Cartagène Rapporteur M. Edmunds Professeur, Université d'Oxford Examinateur O. Radakovitch Maître de Conférences, CEREGE Examinateur B. Blavoux Professeur émérite, Université d'Avignon Directeur de Thèse Y. Glard Ingénieur, Sud Aménagement Agonomie Invité te l-0 03 36 41 7, v er sio n 1 - 4 N ov 2 00 8

  • resyst pour le soutien financier

  • professeur d'hydrogéologie

  • jean

  • laboratoire d'hydrogéologie d'avignon

  • aquifere captif côtier en contexte deltaïque

  • vrai soutien


Publié le : mardi 1 juillet 2008
Lecture(s) : 72
Source : univ-avignon.fr
Nombre de pages : 280
Voir plus Voir moins


- Académie d’Aix-Marseille -
Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse

THESE
pour obtenir le grade de docteur de l’Université d’Avignon et des Pays de Vaucluse
Présentée par

Véronique de MONTETY
SALINISATION D’UN AQUIFERE CAPTIF CÔTIER EN
CONTEXTE DELTAÏQUE - CAS DE LA CAMARGUE
(DELTA DU RHÔNE, FRANCE)
Discipline : Sciences de la Terre
Spécialité : Hydrogéologie
Ecole doctorale – SIBAGHE

Soutenue le 10 juillet 2008 devant le Jury composé de :
Y. Travi Professeur, Université d’Avignon Président
J.L. Michelot Professeur, Université Paris XI Rapporteur
M. Manzano Professeur, Université Polytechnique de Cartagène Rapporteur
M. Edmunds Professeur, Université d’Oxford Examinateur
O. Radakovitch Maître de Conférences, CEREGE Examinateur
B. Blavoux Professeur émérite, Université d’Avignon Directeur de Thèse
Y. Glard Ingénieur, Sud Aménagement Agonomie Invité
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008
- 2 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008










Je dédie ce travail à mon professeur d’hydrogéologie
puis collègue et ami
Michel Lepiller,
enseignant-chercheur à l’Université d’Orléans,
décédé accidentellement le 30 octobre 2006.

- 3 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008
- 4 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008
Remerciements
Je tiens à remercier ici toutes les personnes qui ont contribué à ce travail de thèse du point de vue
scientifique bien sûr mais aussi et surtout du point de vue relationnel et amical, aspect non négligeable,
surtout dans les grands moments de solitude que l’on peut traverser durant une thèse.

Je remercie mon directeur de thèse Bernard Blavoux d’avoir proposé un sujet de recherche dans le
cadre de l’ORE RESYST et d’avoir su être présent lorsque je le sollicitai tout en me laissant une
grande liberté dans mon travail de recherche. Merci à Yves Travi, directeur du laboratoire
d’hydrogéologie d’Avignon, d’avoir soutenu mes démarches durant ces 4 années passées au LHA. Je
remercie également la région PACA et l’ORE RESYST pour le soutien financier apporté.

Je tiens à adresser mes plus sincères remerciements à l’équipe du CEREGE dont la présence a
permis de mener à bien ce travail de thèse et a été un vrai soutien pendant ces 4 années. Merci à Daniel
Hermitte pour son aide précieuse à l’acquisition des données de terrain. Je remercie chaleureusement
Christine Vallet-Coulomb pour les nombreuses discussions fructueuses, en particulier sur l’épineuse
question des corrections de densité. Enfin, je remercie plus particulièrement Olivier Radakovitch,
responsable de l’ORE RESYST, qui depuis le début a cru en ce travail et m’a encouragé dans les
moments de doute. Merci également pour tes conseils tant au point de vue scientifique que
diplomatique !

Ce travail a également été marqué par des rencontres et discussions fructueuses. Je pense en
particulier à Marisol Manzano et Mike Edmunds qui m’ont fait l’honneur et surtout le grand plaisir
d’évaluer mon travail de thèse, mais aussi à Bertrand Aunay (BRGM) et Jon Martin (Université de
Floride) avec qui la collaboration continue.

Ce travail a nécessité de nombreuses journées de terrain et je tiens à remercier ici toutes les
personnes qui sont venues m’aider en acceptant de braver la chaleur, les moustiques et les taureaux
(ceux-là ne sont pas remerciés ici !). Je remercie encore les propriétaires de m’avoir autorisé à venir
faire des mesures régulières. De nombreuses données extérieures ont également été nécessaires à la
réalisation de ce travail. Merci à Guy Valencia (DIREN-PACA) et Marc Moulin (BRGM, Marseille)
de m’avoir permis d’accéder à de précieux documents presque oubliés. Je remercie également la CNR
et Sonel pour les données mises à disposition gracieusement sans oublier la Tour du Valat, notamment
Philippe Chauvelon et Marc Pichaud, et la Réserve Naturelle de Camargue pour leur collaboration.

Je remercie tous les membres du Laboratoire d’Hydrogéologie d’Avignon pour leur accueil et en
particulier : Roland à qui j’adresse un grand merci pour son aide analytique précieuse et ses drôles de
questions qui ont bien le droit d’exister !; Vincent (M.) pour son amitié, ses conseils et son accueil
familial loufdingue même à l’improviste ; Milanka fidèle co-équipière de terrain pour son efficacité et
ses quelquesss cakesss ; Dominique pour sa relecture méticuleuse et nos échanges botanico-
culinaires ; Chistophe pour les conseils sur ma soutenance malgré l’humidité de l’air… ; et pour Jean-
Claude rébellionnant dans toute sa splendeur, un grand merci de la twingo !
Une pensée bien sûr pour mes compagnons thésards qui ont relativisé les « bas » et amplifié les
« hauts » : Emilie merci pour ta fraîcheur, ta bonne humeur et …ta spontanéité légendaire ; Thibaut et
ses dépannage informatico-orthographique ; Sylvain et ses incroyables bons tuyaux ; Frédéric pour nos
grandes discussions politico-socio-scientifique, mais également Cécile, Jean-Christophe, Benjamin et
Alexandre. Je n’oublie pas bien sûr mes chers collègues étrangers Naïma, Suzanne, Jean et Seïfu.

Enfin, plus personnellement, je remercie Naïma et ma sœur Laure d’être venue de si loin pour
assister à ma soutenance. Et bien sûr je remercie Vincent (le mien !) pour ses conseils avisés sur mon
travail, son soutien sans faille dans les moments de doute et tout simplement pour sa présence
réconfortante.
- 5 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008

- 6 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008Sommaire V.de Montety 2008
Sommaire
REMERCIEMENTS ............................................................................................................................................ 5

INTRODUCTION............................................................................................................................................... 11

PARTIE 1. L’AQUIFERE CAPTIF DE CAMARGUE : DE LA PROBLEMATIQUE GLOBALE AU
CONTEXTE REGIONAL.................................................................................................................................. 15
I. SPECIFICITES ET PROBLEMATIQUES DES AQUIFERES CÔTIERS......................................................................... 17
I.1. Transition eau douce/ eau salée dans les aquifères côtiers .................................................................. 17
I.2. Origines de la salinité des aquifères côtiers ......................................................................................... 21
Conclusion................................................................................................................................................... 24
II. L’AQUIFERE CAPTIF DE CAMARGUE ET SON ENVIRONNEMENT ..................................................................... 25
II.1. Présentation du site d’étude : la Camargue ........................................................................................ 25
II.2. Structure et contexte géologique du delta du Rhône............................................................................ 30
II.2.1. Contexte géologique (d’après Marinos (1969) et L’Homer et al. (1987)) ..................................................... 30
II.2.2. Les cailloutis plio-pléistocènes ...................................................................................................................... 32
II.2.3. Edification holocène du delta du Rhône......................................................................................................... 36
II.2.4. Synthèse......................................................................................................................................................... 44
II.3. Les systèmes hydrologiques et hydrogéologiques de Camargue et leur interactions .......................... 45
II.3.1. Le réseau hydrographique.............................................................................................................................. 46
II.3.2. L’aquifère superficiel..................................................................................................................................... 49
II.3.3. L’aquitard ...................................................................................................................................................... 51
II.3.4. L’aquifère des Cailloutis................................................................................................................................ 54
II.3.5. Apports récents de la géochimie .................................................................................................................... 61
CONCLUSION DE LA PARTIE 1............................................................................................................................ 62

PARTIE 2. STRATEGIE D’ETUDE ET ACQUISITION DES DONNEES................................................. 65
I. METHODE ET INSTRUMENTATION .................................................................................................................. 67
I.1. Méthode et objectifs .............................................................................................................................. 67
I.2. Localisation des points de mesure et équipement du site...................................................................... 69
I.3. Données acquises auprès d’organismes extérieurs............................................................................... 71
II. PRELEVEMENTS ET ANALYSES...................................................................................................................... 73
II.1. Stratégie de prélèvement...................................................................................................................... 73
II.2. Méthode analytique.............................................................................................................................. 75

- 7 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008Sommaire V.de Montety 2008
PARTIE 3. HYDRODYNAMIQUE D’UN AQUIFERE CÔTIER CAPTIF EN CONTEXTE
DELTAÏQUE....................................................................................................................................................... 79
I. PIEZOMETRIE D’UN AQUIFERE A DENSITE VARIABLE...................................................................................... 81
Introduction................................................................................................................................................. 81
I.1. La piézométrie en milieu à densité variable - Méthodologie ................................................................ 82
I.1.1. Notion de charge hydraulique et relation avec la piézométrie en milieu à densité variable ............................ 82
I.1.2. Flux dans un système à densité variable.......................................................................................................... 87
I.2. Application à l’aquifère captif de Camargue........................................................................................ 90
I.3. Résultats................................................................................................................................................ 93
I.3.1. Relation piézométrie - salinité dans l’aquifère des Cailloutis.......................................................................... 93
I.3.2. Evolution comparée de la piézométrie et de la salinité depuis 1969 ............................................................... 99
I.3.3. Comparaison avec la piézométrie et la salinité de Basse Crau ...................................................................... 102
Conclusion................................................................................................................................................. 104
II. ETUDE DES VARIATIONS NATURELLES DU NIVEAU PIEZOMETRIQUE............................................................ 105
Introduction............................................................................................................................................... 105
II.1. Etude des variations hydrodynamiques : approche descriptive......................................................... 105
II.1.1. Relations entre les différents réservoirs (mer - Rhône - Crau - aquifère captif)........................................... 106
II.1.2. Détermination de la diffusivité de l’aquifère par l’étude des relations nappe/rivière................................... 109
II.2. Etude de l’effet de marée sur un aquifère deltaïque captif ................................................................ 113
II.2.1. Origine du phénomène de marée.................................................................................................................. 113
II.2.2. Méthode d’étude .......................................................................................................................................... 115
II.2.3. Résultats des analyses : identification des signaux de marée ....................................................................... 116
Conclusion................................................................................................................................................. 118
CONCLUSION DE LA PARTIE 3.......................................................................................................................... 120

PARTIE 4. TRAÇAGE NATUREL APPLIQUE A UN AQUIFERE CÔTIER CAPTIF EN
CONTEXTE DELTAÏQUE ............................................................................................................................. 121
I. ORIGINE DE LA SALINITE ET PROCESSUS HYDROGEOCHIMIQUES DANS UN AQUIFERE CÔTIER CAPTIF. CAS DU
DELTA DU RHONE (SUD DE LA FRANCE) ORIGIN OF GROUNDWATER SALINITY AND HYDROGEOCHEMICAL
PROCESSES IN A CONFINED COASTAL AQUIFER - CASE OF THE RHONE DELTA (SOUTHERN FRANCE)............... 123
Préambule ................................................................................................................................................. 123
Introduction............................................................................................................................................... 123
I.1. Origin of groundwater salinity............................................................................................................ 124
I.1.1. General features of the confined aquifer water.............................................................................................. 124
I.1.2. Hydrochemical evidence of seawater intrusion............................................................................................. 126
I.1.3. Contribution of stable isotope analyses ......................................................................................................... 128
I.1.4. Quantification of seawater intrusion.............................................................................................................. 130
I.2. Water-rock interactions....................................................................................................................... 130
I.2.1. Redox processes............................................................................................................................................ 132
I.2.2. Exchange processes within the deep aquifer ................................................................................................. 134
I.2.3. Influence of carbonate equilibrium................................................................................................................ 135
- 8 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008Sommaire V.de Montety 2008
Conclusion................................................................................................................................................. 137
I.3. Synthèse et Discussion ........................................................................................................................ 138
I.3.2. Synthèse des processus mis en évidence ....................................................................................................... 138
I.3.3. Phénomènes de précipitation en Camargue................................................................................................... 138
I.3.4. Influence possible de l’aquifère superficiel................................................................................................... 143
II. APPORT DES RADIOISOTOPES : INFORMATIONS GEOCHIMIQUES ET TEMPORELLES ...................................... 147
Introduction............................................................................................................................................... 147
II.1. La datation relative par le tritium...................................................................................................... 148
II.1.1 Principe......................................................................................................................................................... 148
II.1.2 Le tritium en Camargue ................................................................................................................................ 149
II. 1.3. Conclusion .................................................................................................................................................. 154
II.2. Le carbone-14 : Informations géochimiques et temporelles .............................................................. 156
II.2.1 Principe et méthodes..................................................................................................................................... 156
14II.2.2. Activité C dans l’aquifère captif - résultats des mesures (de Montety et al., in Press, cf. Annexe 5) ........ 166
13II.2.3. Utilisation du C pour préciser l’évolution du système............................................................................... 168
14II.2.4. Utilisation du C pour préciser les processus géochimiques affectant le cycle du carbone dans l’aquifère 175
II.2.5. Estimation des temps moyens de séjour des eaux........................................................................................ 182
Conclusion.............................................................................................................................................................. 183
CONCLUSION DE LA PARTIE 4.......................................................................................................................... 185

CONCLUSION GENERALE .......................................................................................................................... 187

REFERENCES.................................................................................................................................................. 193
LISTE DES FIGURES ..................................................................................................................................... 203
LISTE DES TABLEAUX................................................................................................................................. 209
LISTE DES ANNEXES .................................................................................................................................... 211
ANNEXES ......................................................................................................................................................... 213
ANNEXE 1 : FICHES DESCRIPTIVES DES POINTS DE MESURE............................................................................. 215
ANNEXE 2 : DONNEES..................................................................................................................................... 217
ANNEXE 3 : NIVEAUX PIÉZOMÉTRIQUES ET SALINITÉS DE L’AQUIFÈRE CAPTIF DE CAMARGUE DE 1969 À 2007221
ANNEXE 4 : ORIGIN OF GROUNDWATER SALINITY AND HYDROGEOCHEMICAL PROCESSES IN A CONFINED
COASTAL AQUIFER: CASE OF THE RHÔNE DELTA (SOUTHERN FRANCE) .......................................................... 225
ANNEXE 5 : GEOCHEMICAL EVOLUTION AND TIMESCALE OF SEAWATER INTRUSION IN A CONFINED COASTAL
AQUIFER: CASE OF THE RHÔNE DELTA............................................................................................................. 227

- 9 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008
- 10 -
tel-00336417, version 1 - 4 Nov 2008

Soyez le premier à déposer un commentaire !

17/1000 caractères maximum.