De l'eau en Chartreuse

Hydrogéologie : la nappe phréatique

Eléonore Blot — 2010-06-14T18:25:37Z

Hydrographie ou Hydrogéologie ?
L'hydrographie	est l'étude et la description des cours d'eau et des étendues d'eau que l'on peut observer à la surface de la Terre
L'hydrogéologie	s'occupe de la distribution et de la circulation de l'eau souterraine dans le sol et les roches en tenant compte de leurs interactions avec les conditions géologiques et l'eau de surface

En Chartreuse, deux systèmes d'eaux souterraines se côtoient : les aquifères karstiques et les aquifères poreux.

Aquifères de Chartreuse et localisation de la nappe principale

Source : Parc naturel régional de Chartreuse

L'aquifère poreux principal - ou nappe phréatique - est situé dans la plaine des Deux Guiers, sur le front occidental de la Chartreuse. Retour sur sa mise en place.

Cette nappe phréatique constitue le « château d'eau » de la Chartreuse et de ses voisins. Mais ce château d'eau est renversé. Il faut remonter son eau par pompage pour alimenter les communes alentour en eau potable.

Le comblement de la plaine

Première étape de déglaciation

Source : G. Nicoud

1. Au cours du dernier âge glaciaire (le Würm), la plaine a été totalement occupée par un glacier, qui a creusé la vallée.

Puis les glaces ont commencé à se retirer.

Coupe schématique de la plaine - deuxième étape de la déglaciation

Source : G. Nicoud

2. Les cours d'eau arrivant de l'amont ont déposé leurs sédiments contre la masse de glace, formant ainsi des terrasses perchées successives, suivant les paliers de retraits glaciaires.

Lac du retrait glaciaire

Source : G. Nicoud

3. Enfin, lorsque tout le glacier s'est retiré (il y a environ 30 000 ans), la plaine creusée par les glaces a été occupée par un grand lac de retrait glaciaire.

Comblement lacustre

Source : G. Nicoud

4. L'étape suivante est une étape de comblement du lac par les sédiments venus des cours d'eau amonts. Le comblement s'est d'abord fait par dépôts deltaïques, c'est-à-dire que les dépôts sédimentaires arrivent jusque dans l'eau.

Ensuite des cônes de déjection se sont formés : les dépôts (graviers et galets principalement) s'arrêtent à l'extérieur du lac, bloquant la vallée jusqu'à retenir l'eau dans les Zones Humides.

|Info| La zone de dépôt deltaïques des matériaux dépend de leur grosseur. Les graviers et galets, se déposent à l'entrée du lac alors que les sables, plus petits vont plus en avant. Enfin les argiles se déposent au centre.|

La situation actuelle

Coupe géologique longitudinale de la plaine des deux-Guiers

Source : G. Nicoud

5. En observant le sol de la plaine, on retrouve l'organisation de ces couches de dépôts.

Les aquifères poreux sont situés dans les cônes de déjection formés de graviers et entourés de zones argileuses imperméables.
La plaine est constituée de 3 systèmes poreux indépendants :
la zone Nord avec le delta et le cône de déjection du Guiers Vif
la zone centrale avec le delta et le cône de déjection du Guiers Mort
la zone sud avec les cônes et delta du Merdaret et du Chorolant.

Ils sont alimentés par les rivières situées en amont : le Guiers Mort, le Guiers Vif, le Merdaret, le Chorolant. Sur les bords de la nappe, l'eau provenant des réseaux karstiques complète ces apports.

(Article rédigé d'après la conférence de Gérard Nicoud (Edytem) : "La plaine des deux Guiers : château d'eau de la Chartreuse et de ses voisins ?", organisée par les Amis du Parc de Chartreuse, le 30 mars 2010).

Voir :
Le site du laboratoire Edytem - Université de Savoie
Le site des Rendez-Vous en Chartreuse - Amis du Parc Chartreuse

Hydrogéologie : le karst

Eléonore Blot — 2010-06-14T15:55:11Z

Le karst est un modelé spécifique des massifs calcaires concernant surtout les roches carbonatées dont la teneur en carbonates est supérieure à 80 %.

L'eau, facteur de la création de ces paysages surprenants, circule de façon spécifique à l'intérieur des calcaires karstifiés. Les réseaux karstiques sont généralement encore mal connus, mais ont des conséquences sur la qualité et la quantité d'eau disponible.

Les massifs du Vercors et de la Chartreuse ainsi que certains secteurs des massifs du sud-est, sont formés par une alternance de couches géologiques calcaires (falaises) et marneuses (replats). Leurs parties calcaires sont fortement sujettes au phénomène de karst : la couche datant de l'Urgonien, est la plus karstifiée (falaise de la Dent de Crolles en Chartreuse ou Mont Aiguille en Vercors par exemple), mais les couches du Sénonien (Crétacé supérieur) et du Valanginien (Crétacé inférieur) le sont également, bien que de façon plus discrète. Le Vercors est le plus vaste ensemble calcaire karstifié de France et des Alpes européennes.

Le fonctionnement

Les paysages karstiques sont crées sous l'action de l'eau sur la roche qui la modèle aussi bien en surface qu'en profondeur.

Les pré-requis du karst sont :
une forte teneur en carbonates (solubles).
de l'eau en quantité (agent de la dissolution), chargée en CO2.
une roche faillée (pour permettre le contact avec l'eau. La roche calcaire est en elle-même presque totalement imperméable).

L'eau, chargée de gaz carbonique s'écoule dans les discontinuités géologiques (failles, fissures etc) qui s'agrandissent sous l'effet de l'érosion chimique (dissolution). La roche devient de plus en plus perméable aux eaux de pluie qui s'infiltrent en profondeur jusqu'à créer d'importants réseaux de cavités. De véritables torrents souterrains finissent par se créer, au sein desquels l'eau y circule très rapidement (jusqu'à 500m/h). Elle ressort à l'air libre au pied des escarpements calcaires et dans les fonds de vallées sous forme de sources ou de grottes émergences.

Info	L'équation bilan des réactions chimiques responsables de la dissolution des carbonates est la suivante
	CO2 + H2O + CaCO3 ↔ Ca2+ + 2 HCO3-

A phénomène caractéristique, paysages uniques

L'eau en système karstique, sculpte les paysages à la manière des artistes. En surface, les structures qui en résultent sont :

Les Lapiaz de Chartreuse - Charmant Som

Source : E. BLOT

Les lapiazs :
Ce sont des étendues calcaires fragmentées par la dissolution. Ils peuvent prendre la forme de :

rigoles
fissures
crevasses

Sur le terrain	Les longues voies d'escalades des griffes de l'Ours, au dessus de Sainte-Marie-du-Mont en Chartreuse, se font sur ce type de structures

Les dolines :
Ce sont des dépressions fermées, soit rondes, soit linéaires. Lorsque plusieurs de ces « cratères d'infiltration » se rejoignent, on parle d'ouvalas.

Les Dolines de Chartreuse - Hauts Plateaux

Source : E. Blot

Les reliefs ruiniformes et les arches :

L'arche de l'aulp du Seuil

Source : E. Blot

Le schéma suivant synthétise les formations et le fonctionnement d'un paysage karstique :

Schéma de structure et fonctionnement d'un karst

Source : S.Fenech, A. Mangin et R. Rouch

Les conséquences sur la ressource en eau

En Vercors comme en Chartreuse, l'eau des karsts représente la principale ressource disponible pour le cœur du massif. Or le fonctionnement bien particulier des aquifères karstiques a des conséquences sur la ressource en eau :

Les drains souterrains ont des capacités de stockage très faibles, les eaux y circulant à grande vitesse. Cela entraine de fortes variations temporelles des débits qui sont difficiles à contrôler : sur une année les débits maximum peuvent être 100 fois plus élevés que les débits minimaux.
Les eaux karstiques sont fragiles vis-à-vis des pollutions car leur circulation rapide au sein de drains de fortes sections ne leur permet pas une filtration et une épuration naturelle. Cela remet en cause la pertinence des périmètres de protection des eaux captées qui se basent sur le mode de fonctionnement d'aquifères plus classiques (nappes).
À cela s'ajoute une difficulté à délimiter les bassins versants, car, selon l'inclinaison des couches géologiques, les périmètres de surface ne correspondant pas nécessairement aux souterrains.

En Chartreuse, la source de Fontaine Noire en bordure du Guiers Vif draine une partie du bassin versant aérien de l'Hyères
En Vercors, une partie des eaux tombant sur le bassin versant superficiel de la Vernaison seraient drainées, après infiltration, vers la Bourne. Ces eaux seraient en effet rejetées au niveau des sources d'Arbois-Bournillon.

Les eaux karstiques ont une valeur patrimoniale forte. Elles sont cependant très vulnérables. Il convient donc de les protéger de façon adéquate.

En savoir + sur :
le karst de Chartreuse
les balades thématiques du Parc du Vercors (téléchargez les fiches "sites") et en particulier le sentier du karst

Hydrographie et pluviométrie en Chartreuse

Eléonore Blot — 2010-06-03T09:48:29Z

Un massif arrosé toute l'année

Le massif de la Chartreuse est l'une des premières barrières physiques rencontrées par les nuages chargés d'eau de l'Atlantique. Cela en fait un des massifs les plus arrosés de France : le monastère de la Grande Chartreuse reçoit plus de deux mètres de précipitations annuelles.

Son climat est océanique-montagnard, caractérisé par des précipitations abondantes toute l'année avec deux maxima (à la fin du printemps et au début de l'hiver).

35 % des précipitations annuelles se font sous forme de neige. Cela limite la quantité d'eau disponible en hiver et augmente les débits printaniers déjà forts, lors de la fonte. Les cours d'eau présentent donc un régime dit « pluvio-nival » caractérisé par un étiage principal en hiver, un étiage secondaire en été et une importante crue de printemps.

Schéma du régime hydrographique d'un cours d'eau de type pluvio-nival

Source : DRE Rhône-Alpes

Débits journaliers moyens (QJM en m3/sec) du Guiers Vif à St-Christophe-sur-Guiers (2006)

Source : DREAL Rhône-Alpes ; http://www.hydro.eaufrance.fr

Les températures hivernales sont instables en raison de perturbations atlantiques fréquentes. Cependant, en raison des changements climatiques actuels, leur moyenne est à la hausse, ce qui réduit le taux d'enneigement et modifie ainsi le cycle de l'eau en Chartreuse.

Evolution de la hauteur de neige moyenne au Col de Porte (pour la 2ème décade de février)

Source : Centre d'Etude de la Neige

Des cours d'eau et des Zones Humides

Le réseau hydrographique du massif de Chartreuse se découpe en deux grands ensemble inégaux :
un ensemble sud, dépendant de l'Isère comprenant 3 bassins versants : Vence-Tennaison, Roize, Morges.
un ensemble nord, dépendant du Rhône, comprenant le bassin versant principal de Chartreuse, celui du Guiers, ainsi que 4 bassins versants secondaires (Hyères, Tier, Ainan, Herrétang).
A cela s'ajoute tous les petits cours d'eau se jetant directement dans le Grésivaudan, et drainant, en un chevelu de petits ravins, le versant oriental du Parc.

Délimitation des Bassins Versants du Parc naturel régional de Chartreuse

Source : M. Delamette ; Parc naturel régional de Chartreuse

info	il est difficile de tracer précisément les limites du Bassin Versant du Guiers car les bassins versants souterrains ne correspondent pas toujours à ceux de surface. Cela s'explique par l'orientation du réseau des drains karstiques souterrains.

Les montagnes poreuses de Chartreuse drainent rapidement l'eau vers les plaines. Les zones humides, formées par le stockage de cette eau sur des sols moins perméables, sont cependant nombreuses sur le territoire (dans la plaine du Guiers, le vallon de Couz, les Abymes de Myans etc). Ces Zones Humides sont d'origine naturelle (lacs, marais et tourbières) ou humaine (mare et étangs). Elles ont été recensées dans le cadre de la première charte du Parc : on en dénombre une centaine réparties sur une trentaine de communes.

Le chemin de l'eau

En Chartreuse, il est impossible de se contenter de regarder l'eau de surface. Le sous-sol, constitué en de nombreux endroits en réseau karstique, fait partie de l'identité du massif et conditionne la circulation de l'eau. Il est essentiel de le comprendre pour appréhender l'eau de façon globale sur le territoire.

info	Hydrographie ou Hydrogéologie ?
	L'hydrographie est l'étude et la description des cours d'eau et des étendues d'eau que l'on peut observer à la surface de la Terre.
	L'hydrogéologie s'occupe de la distribution et de la circulation de l'eau souterraine dans le sol et les roches en tenant compte de leurs interactions avec les conditions géologiques et l'eau de surface.

Voir aussi : Hydrogéologie : le karst