Etude hydrogéologique et dimensionnement par modélisation du système-traçage du réseau karstique de Han-sur-Lesse (massif de Boine-Belgique)

Résumé

Le réseau karstique de Han-sur-Lesse est un système “perte (gouffre de Belvaux) – résurgence (trou de Han)” de la Lesse développé au sein des calcaires givetiens du massif de Boine (Han-sur-Lesse). Une caractérisation du comportement hydrogéologique de ce massif a été entreprise dès novembre 2004. Celle-ci repose sur une méthodologie essentiellement expérimentale. Un dispositif de mesure permanent, constitué de dix-sept stations d’enregistrement (stations de jaugeage, stations limnimétriques, stations piézométriques), a été mis en place. Des campagnes d’échantillonnage ont été effectuées en périodes de basses et de hautes eaux afin de définir le faciès physico-chimique des eaux du système. Plusieurs essais de traçage ont été réalisés, dans divers contextes hydrologiques, afin d’étudier la dimension transmissive du système. Les résultats de l’ensemble de ces mesures nous permettent de proposer un schéma conceptuel du comportement hydrogéologique du massif de Boine. Durant les périodes de basses eaux, le cours souterrain de la Lesse peut être assimilé à un système unidimensionnel hétérogène consistant en une alternance de tronçons de rivière souterraine et de zones noyées à haut degré de karstification. Les tronçons de rivière sont accessibles et aisément dimensionnables. Les zones noyées, grands volumes de roches, intensément fracturés, karstifiés et hautement transmissifs uniquement accessibles en plongée, sont, quant à elles, difficiles à dimensionner. Un essai de traçage avec échantillonnage à l’amont et à l’aval de ces zones noyées a été réalisé en septembre 2009 dans des conditions d’étiage. Les courbes de restitution mesurées démontrent que la traversée des zones noyées induit un ralentissement significatif du nuage de traceur et accroît les effets de retard. Les résultats de cet essai de traçage ont été modélisés à l’aide du logiciel Otis (One-Dimensional Transport with Inflow and Storage) (Runkel, 1998). Ce modèle repose sur les processus d’emmagasinement temporaire décrits par Bencala et Walters (1983). L’objectif est, non seulement de quantifier les paramètres d’écoulement et de transport, mais aussi de dimensionner les zones noyées. Dans ce modèle, nous conceptualisons les zones noyées comme de vastes sections d’écoulement composées d’une zone d’écoulement principal et d’une zone d’emmagasinement temporaire induite par les irrégularités de la section d’écoulement. Les résultats de ces modélisations étant concluants, le modèle Otis a également été appliqué sur des systèmes karstiques aux propriétés différentes.

la date de réponse	23 sept. 2011
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Vincent Hallet (Promoteur), Pauline Collon-Drouaillet (Jury), Yves Quinif (Jury), E. Deleersnijder (Jury), Ph Meus (Jury) & Johan Yans (Président)