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The Cosquer cave is a paleolithic decorated cave, in a coastal karst linked to the sea. Stability of climatic parameters in caves is known to be one main condition for conservation of art. Hydroclimate data are measured since several years at a 5 minutes time step: karst air pressure, water level in the karst, atmospheric pressure and sea level. Data shows an unusual behaviour for a karst: the karst air pressure is nearly always higher than the atmospheric pressure. As a result, water level in the karst is below the sea level. Some rock art figures present on walls near water level undergo wash out and fading but limited thanks to the karst pressurization. A stop of this mechanism due to rising sea-level, an increase of the massif permeability or changes in climatic conditions would lead to the loss of arts near water bodies.The cave air overpressure is related to the rock permeability that should be low. The pressure time series show that three main processes drive the cave pressure. The daily variations of the sea tide provide an assessment of the cave air volume above the pools water level. Although the cave air is confined by the rock and the seawater, there are external air inflows during short pressurization events, that can be deduced from pressure data. Then, the low cave air pressure decrease over the summer season is explained by air outflow through the rock. A bulk permeability is then calculated using Darcy law, assuming a gas permeability in a non-saturated medium. Three theoretical cases are evaluated: an equivalent porous medium, a single fracture, and a single karst conduit. The time series give an observation database to assess future changes in the pressure behaviour of this decorated paleolithic cave, and to detect water level increase and adjust conservation choices.

National audience; Dans le cadre de l’exposition « Le Las, un fleuve et des hommes » au Muséum départemental du Var (Toulon), pour la fête de la science 2022, des conférences sont organisées avec des experts et des passionnés.Bruno Arfib est chercheur en hydrogéologie au Centre de recherche en géosciences de l’environnement d’Aix-Marseille université. Grâce à ses multiples expertises d’hydrogéologue de terrain, il vous fera découvrir ses recherches sur l’origine de l’eau des sources du Las, afin de mieux comprendre comment l’eau de pluie s’infiltre et ressort dans divers bassins versants entre Toulon et la Sainte-Baume. Une plongée scientifique aux sources de l’or bleu de Provence.

International audience; The hydrogeology of the Bouches-du-Rhône (SE France) is presented through two emblematic examples: (1) the unconfined aquifer of the Crau plain flows in the alluvium of the Paleo-Durance, (2) the regional karstic carbonate aquifer which discharges at the springs of Cassis (Port-Miou). This conference was given as part of the International Geodiversity Day on October 6, 2022, organized by the Association des Géologues du Sud-Est (AGSE) and the Conseil Départemental des Bouches-du-Rhône.; L'hydrogéologie des Bouches-du-Rhône est présentée à travers deux exemples emblématiques : (1) la nappe libre de la plaine de la Crau qui circule dans les alluvions de la paléo-Durance, (2) l'aquifère carbonaté karstique régional qui alimente les sources de Cassis (Port-Miou). Cette conférence grand public a été donnée dans le cadre de la journée internationale de la géodiversité le 6 octobre 2022, organisée par l'Association des Géologues du Sud-Est (AGSE) et le Conseil Départemental des Bouches-du-Rhône.

Dans le cadre de l’exposition « Le Las, un fleuve et des hommes » au Muséum départemental du Var (Toulon), pour la fête de la science 2022, des conférences sont organisées avec des experts et des passionnés.Bruno Arfib est chercheur en hydrogéologie au Centre de recherche en géosciences de l’environnement d’Aix-Marseille université. Grâce à ses multiples expertises d’hydrogéologue de terrain, il vous fera découvrir ses recherches sur l’origine de l’eau des sources du Las, afin de mieux comprendre comment l’eau de pluie s’infiltre et ressort dans divers bassins versants entre Toulon et la Sainte-Baume. Une plongée scientifique aux sources de l’or bleu de Provence.

International audience; Secondary school curricula integrate societal issues related to water. Karstic hydrogeology proposes relevant methods and objects for their teaching. Within this framework, the Rectorat of Nice supports the partnership initiatives "EduMed Observatory" and "Groundwater" gathering caving committees, universities, associations and schools. They encourage collaboration between the partners, teacher training and the production and dissemination of classroom resources. We will illustrate their implementation with two examples based on two types of teaching aids: field observation and time series interpretation, which together enable the construction of explanatory hypotheses on the dynamics of the water in the environment. This paper presents in-situ water level and temperature data recorded from September 2019 to March 2020 in the Nartuby River and the Planesselve cave (SE France, Var), in a Mediterranean context. The succession of rain events, from the end of the summer low-water period to high-water and floods during winter, illustrates the storage and transfer functions of the karst aquifer. Plots and text explanations provides teachers a first guide on how to read hydrogeological data and use them in classroom.; Les programmes scolaires du second degré intègrent les enjeux sociétaux en lien avec l'eau. L'hydrogéologie karstique propose des méthodes et des objets pertinents pour leur enseignement. Dans ce cadre, le rectorat de Nice soutient les initiatives partenariales « EduMed Observatory » et « Eaux souterraines » réunissant les CDS (comité départemental de spéléologie), les universités, le milieu associatif et les établissements scolaires. Elles favorisent à la fois la collaboration des partenaires, la formation des enseignants, la production puis la diffusion de ressources pour la classe. Nous illustrerons leur mise en œuvre à partir deux exemples qui utilisent deux types de supports pédagogiques : l'observation de terrain et l'étude de données. Ils permettent ensemble la construction d'hypothèses explicatives sur la dynamique de la masse d'eau. Les données in-situ de hauteur d'eau et de température acquises entre septembre 2019 et mars 2020 sont présentées pour la rivière Nartuby et la grotte de Planesselve, dans le Var (SE France), en contexte méditerranéen. La succession d'événements pluvieux, répartis de la fin de l'étiage estival au cœur de l'hiver, illustre les fonctions de stockage et de transfert du karst. Le texte qui accompagne les graphiques offre aux enseignants un guide de lecture et d'exploitation pédagogique.

International audience; The National Karst Observation Service: for a long-term monitoring of karst aquifers in the face of new climatic extremes. Karsts constitute heterogeneous aquifers, the result of the dissolution of carbonate rocks. These aquifers are now strategic water resources for different uses. At the same time, they are very sensitive to anthropogenic pressures and ongoing climate change. To answer to this societal concern, the community of karst hydrogeologists proposed to the INSU-CNRS the establishment of a national service for the observation of karstic systems (SNO KARST). Bringing together researchers and teacher-researchers, thisstructure now makes it possible to provide the community with a database including, in particular, temporal monitoring in terms of the quality and quantity of water from several French karstic systems. In addition, the SNO KARST is now a place for scientific exchanges on the topics of measurement and calibration protocols, natural or artificial tracing, signal analysis and processing, hydrological and physicochemical signatures and finally rainfalllevel-discharge modelling. The SNO KARST is also a privileged training place for master and doctoral students. Thus, since 2012, the SNO KARST system has played a structuring role for the research community and the teams that compose it now constitute a dynamic network in terms of scientific exchanges.; Les karsts sont autant d’aquifères hétérogènes, résultat de la dissolution des roches carbonatées. Ces aquifères constituent aujourd’hui des ressources en eau stratégiques pour les différents usages. Ils sont en même temps très sensibles aux pressions anthropiques et aux changements climatiques en cours. Pour répondre à cette préoccupation sociétale, la communauté des hydrogéologues karstiques a proposé à l’INSU-CNRS la mise en place d’un service national d’observation des systèmeskarstiques (SNO KARST). Rassemblant chercheurs et enseignants-chercheurs, cette structure permet aujourd’hui de mettre à la disposition de la communauté une base de données incluant notamment un suivi temporel en termes de qualité et quantité des eaux de plusieurs systèmes karstiques français. De plus, le SNO KARST constitue un lieu d’échanges scientifiques sur les thèmes des protocoles de mesure et de calibration, du traçage naturel ou artificiel, de l’analyse et du traitement du signal, des signatures hydrologiques et physicochimiques et enfin de la modélisation pluie-niveau-débit. Le SNO KARST est aussi un lieu de formation privilégié pour les étudiants en master et doctorat. Ainsi, depuis 2012, le dispositif SNO KARST a joué un rôle structurant pour la communauté de recherche, et les équipes qui le composent forment aujourd’hui un réseau dynamique sur le plan des échanges scientifiques.

International audience; The karstic massifs located along the Rhône Valley and the Mediterranean coast in the south-east France have a joint history linked to the Messinian Salinity Crisis. The drying up of the Mediterranean during the Messinian period and its re-flooding during the Pliocene caused an extraordinary oscillation of the base level. During this event, a large number of karsts were deepened, controlled by the drop of the base level, and then flooded when the Mediterranean level rose. This paper presents the consequences of large variations of the base level on the speleogenesis and hydrodynamics of the karst, using three emblematic examples. The Ardèche karst on the immediate edge of the Messinian canyon of the Rhône River, where the karst networks have been tiered from bottom to top and can be interconnected by ascending lifts: the "chimney-shaft". The Monts-de-Vaucluse karst on the left bank of the Rhône valley, drained by a major outlet, the Fontaine-de-Vaucluse spring, which karst network develops to more than 300 m below the base level. The coastal karst of Port-Miou, nowadays drained by a brackish coastal submarine spring, outlet of a deep groundwater flow below sea level (explored at more than 230 m deep) allowing a deep saline intrusion. All these deep karst networks have remained active since their formation and constitute a strategic water resource in a region threatened in the medium term by increasingly significant water deficits linked to climate change.; Les massifs karstiques situés le long de la vallée du Rhône et en zone côtière méditerranéenne dans le sud-est de la France ont une histoire commune en lien avec la Crise de Salinité Messinienne. L’assèchement de la Méditerranée au Messinien et sa remise en eau au Pliocène ont provoqué une variation hors normes du niveau de base. Au cours de cet événement, un grand nombre de karsts profonds se sont creusé sous le contrôle de la chute du niveau de base, puis ont ensuite été ennoyés lors de la remontée du niveau de la Méditerranée. Cet article propose d’exposer les conséquences des variations de grande amplitude du niveau de base sur la genèse et le fonctionnement hydrodynamique des réseaux karstiques à travers trois exemples emblématiques. Le karst de l’Ardèche en bordure immédiate du canyon messinien du Rhône, où les réseaux se sont étagés du bas vers le haut, et peuvent être interconnectés par des puits ascendants : les puits-cheminées. Le karst des Monts-de-Vaucluse en rive gauche de la vallée du Rhône, drainé par un exutoire majeur, la Fontaine-de-Vaucluse qui plonge à plus de 300 m de profondeur. Le karst littoral de Port-Miou, aujourd’hui drainé par une source côtière sous-marine saumâtre, exutoire d’un écoulement profond sous le niveau marin (reconnu à plus de 230 m de profondeur) permettant une intrusion saline profonde. Tous ces réseaux karstiques profonds sont restés actifs depuis leur formation et constituent une ressource en eau stratégique dans une région menacée à moyen terme par des déficits hydriques de plus en plus importants en lien avec le réchauffement du climat.

International audience; Study of groundwater resources using pumping test started with Theis solution. It allows estimating the hydraulic parameters of porous aquifers such as transmissivity and storage coefficient from the water drawdown. Various methods exist to interpret well-test for different boundary conditions in porous or fractured aquifers. Assumptions are still needed to apply the Theis solution and its derivatives to karst aquifers. The diagnostic plot method is a method to assist hydrogeologist to interpret the pumping test. It appears to be useful to identify flow regime and discriminate conduit and matrix flows in karstic aquifers.This study aims to carry out pumping test and apply diagnostic plot method in two geological settings to improve the hydrogeological understanding of karst aquifer. We also discuss how the diagnostic plot method enhances the classical pumping test interpretation.This study concerns the carbonate aquifer of the Huveaune watershed near Marseille city in southern France, including the recharge area of the main regional spring Port-Miou. We use a database of pumping tests performed in two geological contexts: an alluvial confined aquifer with channels and a carbonate aquifer located in the surrounding of a large polje showing the karst evolution of the local environment. Results will open perspectives for groundwater management for water supply in this Mediterranean region.

International audience; Assessing the safe yield of a karst aquifer by rainfall-discharge modelling. Groundwater flows and storage in karst aquifer are heterogeneous, deeply impacted by karst conduit network. Two main structures are usually used to described flows: matrix and conduits. This conceptual view of the aquifer is useful to reduce the karst hydrodynamic functioning to few parameters that can be modelled. Another main property of karst is the drainage of the aquifer by springs, connected to the karst network. Groundwater outflow can then be described by two components: baseflow and quickflow. Quickflow is mainly occurring during floods. Baseflow is the sustainable flow, varying between seasonal low and high flow, and during floods. Quickflow discharging at springs during flood is a part of the water budget that is not stored in the aquifer and is then not available for water supply. It results that groundwater availability at a spring, i.e. at the outlet of the aquifer, can be assessed by separating the quick and base flows. Studying a spring over years or decades gives insight the mean annual baseflow. We propose to define the safe yield that can be withdrawn from a karst aquifer close to the outlet as the mean inter-annual baseflow. For this purpose, lumped rainfall-discharge models are efficient tools to easily separate flow components from spring data. The modular karst modelling tool KarstMod is used in this study. This is a free open tool, made by the French National Karst Observatory Service. We focus on the Dardennes springs case study (South-East France). This aquifer is already used for water supply; twenty years of data are available. This is a typical karst aquifer, with huge flash flood up to 30 m 3 /s in few hours, and a mean total discharge close to 0.7 m 3 /s. We show that the mean annual baseflow is quite constant over the years while the rainfall is highly variable.

This paper presents an educational project in France, using karst as a case study, in order to propose to students an interdisciplinary approach of investigation of geosciences. The case study is the cave “Régaïe de Néoules”, located in south-east of France, in the “Var département”. This cave is 500 meters long, more or less horizontal, quite easy to visit and the visit ends up at a sump. This cave is often visited for a first karst experience in Provence. The water level of the sump is usually constant, except during high rainfall events, during which it can vary quickly. The cave can then be flooded. The water level increases in the cave, and a high flow rate flows through the cave, discharging at the entrance, which then becomes a spectacular spring. This cave drains the groundwater recharged on the limestone and dolostone mountainous area of “Pilon Saint Clément”. This hydrosystem, from the recharge area to the spring, is a good example of the karst landscapes and features, and of the water cycle in carbonate environment. It’s a good support for an educational project on water, on sustainable development, on natural hazard. We chose this case study to built a new educational project for middle school students, called “Groundwater” (“Eaux Souterraines” in french), in partnership with the Aix-Marseille University, the National Education, the Speleology Federation, and a Speleological Association (Association SpéléH2O). The project offers three main originalities: (1) students are going on the field to visit karst (including the cave), (2) water data are recorded in-situ continuously in the sump, with a CTD probe (Electric conductivity, Temperature, Depth), (3) knowledge and skill are learned through an interdisciplinary approach in classroom. This paper presents the project, from birth in 2014 to adolescence in 2016. The time series is also presented. Data monitored during high floods shows how and why the water level at the sump varies in relation with the rainfall. A focus is done on the maximum level and the velocity rates of increase and decrease water levels. The electric conductivity and the temperature of the water are used to discuss the origin of the flood water. The conceptual model of hydrogeological functioning of the cave is tested and validated with rainfall data recorded 20 years ago, in April 1995, in order to explain why 4 cavers had been blocked in the cave by a flood. This papers aims at presenting the project and explaining how to use the data we can provide to teachers., La grotte du Régaïe de Néoules est une cavité horizontale du Var, d’environ 500 mètres de développement, qui se termine par un siphon au niveau d’eau variable en fonction des pluies. C’est une grande cavité classique en initiation spéléologique, située au nord de Toulon et dans la partie Est du futur Parc Naturel Régional de la Sainte Baume. Cette grotte a la particularité de s’ennoyer et d’être ainsi traversée par l’eau souterraine qui sort au niveau de l’entrée spéléologique pour former une spectaculaire source temporaire. Elle draine ainsi l’eau des précipitations tombées sur le massif calcaire et dolomitique du pilon Saint Clément. Ce massif et cette grotte/source illustrent parfaitement la diversité des formes karstiques et le cycle de l’eau en domaine carbonaté. C’est un support pédagogique idéal pour travailler sur l’eau, sur la fragilité de notre environnement, et sur les risques naturels. Ce site a été choisi dans le cadre du projet « Eaux souterraines » à destination des élèves de collège. Ce projet s’appuie sur des mesures scientifiques réalisées au sein de la grotte, par des enregistrements automatiques en continu de la hauteur d’eau, de la température et de la conductivité électrique du siphon du Régaïe de Néoules. Cet article décrit le projet Eaux souterraines démarré en 2014 et qui prend de l’ampleur d’année en année, en partenariat entre l’Université Aix-Marseille, l’Éducation Nationale, le Comité Départemental de Spéléologie et l’Association SpéléH2O. Les premières données acquises dans la grotte d’octobre 2014 à février 2016 sont présentées. Elles permettent de quantifier jusqu’à quelle hauteur le niveau d’eau monte dans la grotte lors des épisodes pluvieux exceptionnels. La relation entre la pluie et le niveau d’eau est investiguée à différentes échelles de temps. L’analyse est complétée en discutant de l’origine de l’eau des crues en utilisant les variations de conductivité électrique et de température. Cet article offre un support aux données scientifiques mises à disposition des enseignants.

Karst aquifers and watersheds represent a major source of drinking water around the world. They are also known as complex and often highly vulnerable hydrosystems due to strong surface groundwater interactions. Improving the understanding of karst functioning is thus a major issue for an efficient management of karst groundwater resources. A comprehensive understanding of the various processes can be achieved only by studying karst systems over a wide range of spatio-temporal scales under different geological, geomorphological, climatic and soil cover settings. The objective of the French Karst National Observatory Service (SNO Karst) is to supply the international scientific community with appropriate data and tools, with the ambition of i) facilitating the collection of long-term observations of hydro-geo-chemical variables in karst, and ii) promoting knowledge-sharing and developing cross-disciplinary research on karst. The present paper provides an overview of the monitoring sites and of collective achievements such as the KarstMod modular modelling platform and the PaPRIKa toolbox. It also presents the research questions addressed within the framework of SNO Karst, along with major research results regarding i) the hydrological response of karst to climate and anthropogenic changes, ii) the influence of karst on geochemical balance of watersheds in the critical zone, and iii) the relationships between the structure and hydrological functioning of karst aquifers and watersheds.

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International audience; Several sinkhole collapses were occurred in the many sites in urban areas and/or their rural periphery; in NE Algeria, in the last few years. The abrupt collapse causes damages to properties, infra-structures, and even lives. The most spectacular oneoccurred in February 2009 inside the Cheria city, Northwest of Tebessa department, with a diameter of more than a hundred meters. This abrupt collapse is due to a sudden rupture of the roof of a large underground karst cavity. It caused panic-stricken among the population living near the crater. In order to investigate the origin of this phenomenon, we combine several geophysical and geotechnical methods, such as Ground Penetrating Radar, Electrical Resistivity Tomography, Standard Penetration Test, Mechanical Drill Core, Cave Survey Photogrammetry, etc. It appears that each method may provide specific information. Their comparison allows to precise the results itself, the limits and the application field of each. Consequently a number of open karst voids and disturbed areas were detected in the study area. The results show that sinkholes originate from two different processes: a brutal collapse of karst voids located at shallow depth, by agravitational effect especially building surcharge on top of limestone. And progressive piping and erosion of the thick gravel cover, especially after storms making large depressions. The drawdown of the aquifer following intense pumping could have accelerated these processes. The extension plans of the study area could be established with this methodical acquaintance of the underground conditions of the karst cavities such as: occurrence, depth, geometry and dimensions.

International audience; In the Mediterranean area, karst aquifers are important groundwater reserves nested in carbonate series that experienced complex tectonic and climatic histories. If it is commonly admitted that the sea level decreases during the messinian strongly conditioned the deep drainage of these aquifers through the development of an intense karstification, what heterogeneities (structural, sedimentary or diagenetic) in the carbonate series favored their development and explains the actual karst groundwater reserves? Situated at the boundary between the crystalline and the calcareous Provence, the Toulon area is characterized by a geological complexity typically influenced by several evolutions. Here we describe a multidisciplinary approach that couples structural and sedimentological analyses of carbonate series with the hydrogeological context. We integrate a refined diagenetic and fracturation sequence in a three-dimensional geomodeling (with GoCad code), to identify and quantify in three-dimensions the key geodynamic events that affect the porosity within the carbonate series. Field structural data inform us about a relation between karst development and faulting. Normal faults with pluri-hectometer offset were then reactivated in thrusts and strike slip faults, which conferred the major faults a several decameter thick core. Those faults were explored through different techniques: through balanced cross sections to reconstruct their geometry at depth and at the regional scale, with electric resistivity tomography to image the water content of the fault zone at the decameter to pluridecameter scale and with the analysis of the water hydrochemistry of springs outflowing from the fault zones to estimate their recharge potential. The hypothesis that we discuss is that the fault core made of breccia and/or cataclastic rocks was washed by paleofluid circulations initiating a large karstic network. Such fault cores may then represent both drainage and storage zones in the saturated zone of the deep aquifers. Detecting those cores as a function of fault geometry, size and offset could be a promising method to estimate karst reserves in highly tectonized areas.

no abstract, La ressource en eau souterraine en territoire karstique représente une potentialité importante pour assurer l'alimentation en eau potable de la basse-Provence calcaire. Les résultats du projet de recherche Karsteau sont présentés et permettent de quantifier les exutoires majeurs de l'aquifère multi-couche de l'unité du Beausset (entre Marseille et Toulon, France).

no abstract, Le karst est un aquifère, c’est-à-dire un ensemble de roches carbonatées au travers duquel l’eau souterraine circule, est stockée, et peut être captée. L’eausouterraine provient de l’infiltration dans le karst, soit directement des précipitations sur les roches calcaires (karst unaire, avec recharge autogène exclusive), soit aussi de l’absorption d’une rivière par une perte (karst binaire, avec recharge allogène). L’écoulement souterrain s’organise et ressort en une source, avec des variations de débit pouvant être spectaculaires en fonction des pluies. D’autres termes synonymes du mot source existent tels que exsurgence, émergence, ou encore résurgence, ce dernier s’adresse généralement à une source dont une partie de l’eau provient d’une rivière absorbée en surface, ou des termes locaux comme fontaine, font, foux. Les sources peuvent également être précisées par un substantif en fonction de leur position dans le bassin versantet de leur régime hydrologique.

no abstract, Le plateau de Siou blanc est environné de massifs satellites : Morières-Montrieux, Touris, mont Caume, Tête de Cade [115]. Entre 500 et 800 m d’altitude, il constitue une zone naturelle en majorité forestière qui fut un lieu de pâturage (domaine de Montrieux). La bergerie de Siou blanc a donné son nom au massif. Ce plateau calcaire aride et sauvage, encore préservé de l’urbanisation croissante, est riche de plus de 900 cavités. Souvent étroites, elles se développent surtout verticalement au dépend de la fracturation (fig. 1). Certaines présentent un développement horizontal, comme le réseau de la Tête de Cade etl’abîme de Maramoye

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Αυτή η διδακτορική διατριβή μελετά την διείσδυση θαλασσινού νερού στους ετερογενείς καρστικούς παράκτιους υδροφόρους. Το σχήμα της διεπιφάνειας που δημιουργείται εξαιτίας της διαφορετικής πυκνότητας ανάμεσα στο γλυκό και το αλμυρό νερό, μπορεί τοπικά να τροποποιείται από την ροή του γλυκού νερού μέσα από τους καρστικούς αγωγούς. Το παράδειγμα του εκτεταμένου παράκτιου καρστικού συστήματος του Αλμυρού Ηρακλείου Κρήτης, χαρακτηριζόμενο από μία υπέργεια υφάλμυρη πηγή με αλατότητα αντιστρόφως ανάλογη της παροχής, επιλέχθηκε για να προσδιορίσει τις συνθήκες ανάμειξης ανάμεσα στο γλυκό και στο αλμυρό νερό. Κατά την διάρκεια δύο χρόνων, η ηλεκτρική αγωγιμότητα, η θερμοκρασία, η στάθμη του νερού και η παροχή της πηγής Αλμυρού Ηρακλείου, καθώς και η κλιματολογία της λεκάνης απορροής βρίσκονταν σε συνεχή παρακολούθηση. Η προσεκτική ανάλυση της διαφοράς φάσης ανάμεσα στην αύξηση της παροχής και στην πτώση της αλμυρότητας, σε περιόδους μεγάλης παροχής της πηγής, μάς επιτρέπει να προσδιορίσουμε την απομάκρυνση της ζώνης διείσδυσης του θαλασσινού νερού μέσα από το δίκτυο αγωγών, του οποίας η πηγή αποτελεί φυσική διέξοδος. Στο τέλος των περιόδων μεγάλης παροχής, μεγάλες διαβαθμίσεις της αλμυρότητας, ανεξάρτητες από την παροχή, μας επιτρέπουν να προσδιορίσουμε την εις βάθος γεωμετρία του καρστικού αγωγού. Το μαθηματικό μοντέλο SWIKAC (Salt-Water Intrusion in Karst Conduits - Διείσδυση Αλμυρού Νερού σε Καρστικούς Αγωγούς), που αναπτύχθηκε για να προσομοιώσει την αλμυρότητα της πηγής Αλμυρού Ηρακλείου, πιστοποιεί και ποσοτικοποιεί το υδροδυναμικό καθεστώς του συστήματος. Το θαλασσινό νερό, φυσικά ευρισκόμενο μέσα στην κατακερματισμένη ασβεστολιθική μάζα του παράκτιου υδροφόρου, διεισδύει μέσα στον καρστικό αγωγό σε ένα βάθος μεγαλύτερο από 400 μέτρα, σε συνάρτηση με την διαφορά υδραυλικού φορτίου ανάμεσα στα δυο περιβάλλοντα, και εν συνεχεία εκρέει πολύ γρήγορα για αρκετά χιλιόμετρα μέχρι την πηγή. Κατά την διάρκεια εξαιρετικά μεγάλων παροχών, από μερικές έως πενήντα περίπου ημέρες ανάλογα με τους υδρολογικούς κύκλους, η είσοδος του θαλασσινού νερού έχει σταματήσει και το νερό της πηγής είναι γλυκό, γεγονός που μας κάνει να ελπίζουμε ότι κάποια μέρα θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε το δυναμικό αυτής της πηγής σε πόσιμο νερό., This Ph.D studies the seawater intrusion in heterogeneous coastal karstic aquifers where local modifications of the saltwater encroachment beneath the freshwater in the aquifer occurs, due to the flow of fresh water through the specific pathways of the karst. The vast coastal karstic system of the Almyros spring of Heraklion (Crete), characterized by an inland brackish karstic spring with a salinity inversely proportional to the discharge, is chosen to illustrate the mixing conditions of seawater and fresh-water within the aquifer. For two years, the electric conductivity, the temperature, the water level and the flow rate at the Almyros spring of Heraklion, just as the climatic data, have been continuously recorded. A general functioning scheme and the salinization mechanism of the Almyros spring have been established. A new numerical model SWIKAC (Salt-Water Intrusion in Karst Conduits) has been developed. It is based on a simple concept of the aquifer, reduced to a circular conduit supplying the spring surrounded by an equivalent continuous medium (matrix) where saltwater flows. The spring salinity depends on the conduit-matrix exchange rate, and on the distance of the seawater intrusion within the conduit. While exceptional floods for a few days or for about fifty days, depending on the year, the sea-water intrusion in the karst conduit is blocked leading to fresh water at the spring and giving great hopes of using once this potential drinking water resources., Cette thèse étudie l'intrusion saline en aquifère karstique côtier hétérogène, où la formation d'un biseau d'eau de mer entrant sous l'eau douce souterraine dans l'aquifère par l'effet des différences de densité entre les deux fluides est localement modifiée par des écoulements d'eau douce circulant dans les conduits perméables en grand spécifiques au karst. L'exemple du vaste système karstique côtier de l'Almyros d'Héraklion (Crète), caractérisé par une source aérienne saumâtre à la salinité inversement proportionnelle au débit, est choisi pour montrer les conditions de mélange entre l'eau douce et l'eau salée. Pendant deux années, la conductivité électrique, la température, la hauteur d'eau et le débit de la source Almyros d'Héraklion, ainsi que la climatologie sur le bassin versant ont été suivis en continu. L'analyse fine du déphasage entre l'augmentation du débit et la chute de la salinité en début de crue à la source permet de déterminer l'éloignement de la zone d'intrusion de l'eau de mer dans le réseau de conduits dont la source est l'exutoire, tandis qu'en fin de crue des oscillations de salinité indépendantes du débit traduisent le développement spatial en profondeur du conduit. Le modèle mathématique SWIKAC (Salt-Water Intrusion in Karst Conduits), développé pour simuler la salinité de la source Almyros d'Héraklion, confirme et quantifie le fonctionnement hydrodynamique du système. L'eau de mer naturellement présente dans la matrice calcaire fissurée de l'aquifère côtier pénètre dans le conduit karstique à plus de 400 mètres de profondeur en fonction des différences de charge entre les deux milieux, puis l'eau saumâtre s'écoule rapidement sur plusieurs kilomètres jusqu'à la source. Lors des crues exceptionnelles, de quelques jours à une cinquantaine de jours suivant les cycles, l'entrée d'eau de mer est bloquée et l'eau est douce à la source, ce qui laisse l'espoir de pouvoir utiliser un jour cette ressource potentielle en eau potable.

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