Bruno ARFIB Maître de conférences

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1 Le karst littoral des Calanques et du Beausset, des potentialités importantes pour l'alimentation en eau potable à proximité des grandes agglomérations Bruno ARFIB Maître de conférences 1 er octobre 2013, agence de l eau Rhône Méditerranée Corse Journée «Les eaux souterraines dans la gestion des milieux aquatiques» 1

2 le projet KarstEAU (2007 -) "Amélioration des connaissances sur les ressources en eau souterraine dans les formations carbonatées" Thèses de doctorat : - A. FOURNILLON (bourse Agence Eau / Région PACA) - A. TASSY (bourse Ministère Ens. Sup ) 2

3 Plan - Contexte régional - La particularité des aquifères karstiques et côtiers - Résultats sur l'hydrogéologie de l'unité du Beausset - Conclusion sur les ressources en eau douce 3

4 Entre Marseille et Toulon Unité géologique du Beausset Fournillon 2012 Marseille Provence Métropole 1 million d'habitants Toulon Provence Méditerranée habitants 4

5 Entre Marseille et Toulon Le cadre naturel : 3 cours d'eau permanents, du relief, la mer, du calcaire Des zones urbanisées dans la vallée de l'huveaune et en bord de mer Marseille L'Huveaune Les Calanques Cassis La Sainte Baume (1148 m) Le Gapeau Cuges Le Las Mer Méditerranée Bandol Toulon 5

6 Le cadre naturel du relief, la mer, du calcaire La Sainte Baume 6

7 Le cadre naturel du relief, la mer, du calcaire La mer La Sainte Baume 7

8 Le cadre naturel du relief, la mer, du calcaire Cassis 8

9 Alimentation en Eau Potable : origine de l'eau Eau de surface : les grands canaux (Durance, Verdon, Carcès) Eau souterraine : pompée par forage ou captage de sources Unité géologique du Beausset Fournillon

10 Alimentation en Eau Potable : origine de l'eau Eau de surface : les grands canaux (Durance, Verdon, Carcès) Eau souterraine : pompée par forage ou captage de sources Possibilité (nécessité?) de diversifier et de sécuriser l'aep La ressource locale est uniquement souterraine (pas de cours d'eau permanent) et karstique (domaine calcaire) 10

11 La particularité des aquifères karstiques 1 Le karst : un aquifère hétérogène Conduit Matrice Foux de Nans les Pins, France Calcaire du Plattenkalke, Crète 11

12 La particularité des aquifères karstiques Source Forage captant la matrice fracturée Forage dans un conduit Zone de battement de la nappe 12

13 La particularité des aquifères karstiques 2 Des conduits karstiques profonds Vue schématique en coupe conduit karstique 1 Réseau karstique +/- horizontal au niveau de base niveau 1 Arfib

14 La particularité des aquifères karstiques Développement des conduits karstiques : influence des variations du niveau de base Vue schématique en coupe conduit karstique 1 niveau 1 chute du niveau de base conduit karstique 2 niveau 2 Arfib

15 La particularité des aquifères karstiques Développement des conduits karstiques : influence des variations du niveau de base Vue schématique en coupe conduit karstique 1 niveau 1 conduit karstique 3 conduit karstique 2 niveau 2 Conduits karstiques noyés, sous le niveau de base actuel niveau 3 montée du niveau de base Arfib

16 La particularité des aquifères karstiques périméditerranéens d'après Meijer & Krijgsman, 2005 Terres émergées actuelles Terres émergées au Messinien 30 Mer au Messinien L'abaissement de la mer Méditerranée au Messinien (5,9 à 5,3 millions d'années) Les variations plio-quaternaires 16

17 La particularité des aquifères côtiers 3 L'intrusion saline : un facteur limitant la disponibilité en eau potable Exemple d'un milieu poreux 17

18 La particularité des aquifères karstiques côtiers 1 18

19 La particularité des aquifères karstiques côtiers 1 2 conduit karstique noyé 19

20 La particularité des aquifères karstiques côtiers 1 MER 2 source sous-marine (eau saumâtre) 3 intrusion saline conduit karstique noyé 20

21 Méthodes d'études Géologie de terrain et numérique 3D Ressource en eau Karstologie Hydrogéologie 21

22 Résultats L'Unité géologique du Beausset Modèle géologique 3D (gocad) Fournillon,

23 L'Unité géologique du Beausset Modèle géologique 3D (gocad) Base du Jurassique Fournillon,

24 L'Unité géologique du Beausset Campanien (70 MA) Crétacé supérieur Aptien (110 MA) Crétacé inférieur Berriasien (135 MA) 250µm Calcarénite quartzeuse (Turonien, La Ciotat) Jurassique Hettangien (200 MA) Ouest Fournillon 2012 Dolomie (Hettangien, Signes)

25 L'Unité géologique du Beausset Campanien (70 MA) Plus de 3000 mètres d'épaisseur de formations carbonatées : Crétacé supérieur Calcarénites Aptien (110 MA) Crétacé inférieur Berriasien (135 MA) Jurassique Marnes / calcaires marneux Calcaires Dolomies Hettangien (200 MA) Ouest Fournillon

26 Jurassique Crétacé inférieur Crétacé supérieur L'Unité géologique du Beausset Campanien (70 MA) basalte bauxite Aptien (110 MA) Est Berriasien (135 MA) 7 unités lithostratigraphiques Ouest Hettangien (200 MA) des épaisseurs et des faciès variables un aquifère multicouche Fournillon

27 Le suivi des cours d'eau et des sources de l'unité du Beausset La Sainte Baume (1148 m) Aubagne Cuges Cassis Toulon 27

28 Le suivi des sources de l'unité du Beausset LES SOURCES Aubagne La Sainte Baume (1148 m) Quels sont les principaux points de drainage de l'aquifère multicouche de l'unité du Beausset? Cuges Cassis Toulon (Evenos, 2010) Venues d'eau sous-marines Sondes de mesure en continu Traçages artificiels 28

29 Le suivi des sources de l'unité du Beausset LES SOURCES Aubagne La Sainte Baume (1148 m) Quels sont les principaux points de drainage de l'aquifère multicouche de l'unité du Beausset? Cassis (sources de Port-Miou et Bestouan) Cuges Le Gapeau : < 500 l/s à l'étiage Soutien d'étiage par les eaux souterraines Venues karstiques sous-marines Baie de La Ciotat Venues sous-marines diffuses Le Las (sources de Dardennes) Source karstique vauclusienne Toulon 29

30 Le suivi des sources de l'unité du Beausset Aubagne La Sainte Baume (1148 m) Transfert souterrain de la Sainte Baume vers l'unité du Beausset Cuges Le Gapeau : < 500 l/s à l'étiage Cassis (sources de Port-Miou et Bestouan) Baie de La Ciotat Le Las (sources de Dardennes) Toulon Direction de drainage de l'eau souterraine 30

31 H. Fessard Port-Miou et Bestouan : les exutoires majeurs de la Basse- Provence calcaire Galeries karstiques noyées (topographies CRPS/FFESSM/GEMISC) Site expérimental (barrage) photo : Hervé Chauvez 31

32 Port-Miou : mesures au barrage 32

33 Port-Miou : mesures au barrage 33

34 Port-Miou : mesures au barrage 13j 10j 24j 24j 7j Crues 34

35 Port-Miou : mesures au barrage Crues Débit de base 35

36 Port-Miou : mesures au barrage Crues Débit de base Eau douce 36

37 Port-Miou : mesures au barrage Crues Débit de base 3 m 3 /s d'eau douce = 95 millions m 3 annuels Eau douce 37

38 La ressource en eau douce de l'unité du Beausset (1) La Sainte Baume (1148 m) Une ressource en eau souterraine profonde, en amont de l'intrusion saline, drainée à Cassis et Dardennes Bilan global : de Aubagne l'ordre de 12 m 3 /s en moyenne (ou 400 millions de m 3 par an) Cuges Le Gapeau : < 500 l/s à l'étiage Des écoulements karstiques, et une réserve importante pour assurer le débit en étiage Cassis (sources de Port-Miou et Bestouan) Baie de La Ciotat Le Las (sources de Dardennes) Qmoyen = 500 l/s environ Toulon Direction de drainage de l'eau souterraine 38

39 Variations du niveau de base de drainage de l'aquifère multicouche La bathymétrie actuelle au droit de l'unité du Beausset extrait de Tassy,

40 Variations du niveau de base de drainage de l'aquifère multicouche Tassy, 2012 BRGM, AMU GDR Marges Sismique offshore 40

41 Variations du niveau de base de drainage de l'aquifère multicouche La bathymétrie reconstituée à la fin du Miocène (Messinien, 5 millions d'années) Tassy, 2012 Un potentiel de karstification en profondeur au sud de l'unité du Beausset extrait de Tassy,

42 La ressource en eau douce de l'unité du Beausset (2) Modèle géologique 3D Entre 16 et 44 milliards de m 3 d'eau dans la zone saturée de l'aquifère multicouche (Jurassique et Crétacé) 40 à 100 fois le volume d'eau moyen renouvelé annuellement Une profondeur des zones productives généralement supérieure à 500 mètres Fournillon gocad 42

43 Conclusion L'Unité du Beausset : un aquifère patrimonial pour la ressource en eau souterraine - une eau disponible, n'alimentant pas les cours d'eau de surface en étiage (sauf le Las) - qualité : un impluvium naturel, des circulations profondes - quantité : des volumes d'eau souterraine exceptionnels 2 cibles principales : - les sources vauclusiennes karstiques connectant les réserves profondes à la surface (Dardennes, Port-Miou en amont de l'intrusion saline) - la nappe d'eau (matrice fracturée et conduits karstiques) dans les terres 43

44 Perspectives Des investigations complémentaires : - Mieux délimiter les impluviums karstiques et le mode de circulation de l'eau - Où implanter des forages profonds? Recommandations : intégrer les connaissances pour une gestion à long terme - Conserver une occupation des sols naturelle sur les zones vulnérables - Protéger pour l'avenir (documents d'urbanismes) - Pérenniser le suivi scientifique * Connaissance / Ressource * Points d'observations pour les changements globaux à long terme 44

45 Maurel et Lamarque Merci de votre attention Le Ragas de Dardennes 45