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Suivi de la conductivité électrique des résurgences du cotiella (mars-septembre 2016)

Pour assurer le suivi des résurgences du massif, deux sondes CTD-Diver de la Sté Van Essen Instruments (SDEC France : http://www.sdec-france.com) ont été utilisées pour seulement deux de leurs fonctions : température et conductivité, la fonction pression n’étant pas représentative sur ces sites.

Dans les chroniques suivantes, le conductimètre a été programmé pour une mesure chaque heure entière, en heure UTC/GMT, pour une plage de conductivité jusqu’à 120 mS/cm en conductivité vraie. Ces deux derniers paramètres ont été par la suite rectifiés à 30 mS/cm et en conductivité spécifique (ramenée à 25°C). La méthode d’échantillonnage choisie est fixe, le Diver prend et enregistre les échantillons à intervalles réguliers sans autre forme de traitement.

Trois séries de données sont examinées dans cette note :
A) Du 30 mars au 9 septembre 2016 (164 jours) avec la sonde 7437, enregistrant la conductivité et la température de l’eau à Fuentes Blancas.
B) Du 17 juillet au 9 septembre 2016 (54 jours) avec la sonde 7433, enregistrant la conductivité et la température de l’eau à la venue d’eau Llerga n°21.
C) Du 30 mars 2016 au 17 juillet 2016 (110 jours) avec la sonde 7433, enregistrant la conductivité et la température de l’eau à la station hydrométrique de la passerelle; sur le rió Irués à défaut d’avoir pu l’installer à L21.

A) Chronique du 30 mars au 9 septembre, résurgence pérenne de Fuentes Blancas (fig. 1)
Pluviométrie relevée par la station météorologique d’Armeña

histogramme

Sur la période examinée, le cumul des pluies est largement déficitaire comparé aux périodes similaires pour les quatre années de données en notre possession (709.2 mm en 2013, 532 mm en 2014, 643.6 mm en 2015 et 475.4 mm en 2016). L’épisode autour du 10 mai (137 mm en 81 heures), cumule près du tiers des précipitations de la période.

Hauteur d’eau dans la rivière Irués à la station hydrologique de la passerelle

On retrouve ce même épisode dans le fonctionnement de la résurgence pérenne, avec 1,2 m de hauteur d’eau sous la passerelle le 10 mai. Cette hauteur reportée sur la courbe de tarage indique un débit de 32 m3/s. Pour mémoire et par corrélation avec la sonde de pression Graners-1, on estime que Chorro a fonctionné 49% du temps pour contribuer à hauteur de 89% du volume écoulé sous la passerelle.

Conductivité et température de l’eau

Les deux courbes sont de formes similaires et illustrent des phases distinctes de fonctionnement de l’hydrosystème en réponse aux sollicitations qu’il reçoit.
Pendant la période hivernale, le débit des résurgences est au minimum, l’eau circule lentement et en moindre quantité dans le karst profond. Par échange, le milieu souterrain tend à accroître sa température (maximum 8.567 °C), elle se charge en éléments minéraux augmentant sa conductivité.
Vers mi-avril, la température et la durée d’ensoleillement augmente sur les zones de recharge de l’aquifère. La fonte s’accélère, dopée par les pluies. Cette eau très froide et peu minéralisée pousse devant elle, l’eau moins froide et chargée retenue dans le karst profond. La température à la résurgence diminue régulièrement de 8.55°C le 15 avril à 7,10°C le 8 mai, la conductivité de 176 à 112 µS/cm aux mêmes dates jalons.
Paradoxalement, l’important épisode pluvieux du 10 mai provoque une augmentation de la température de l’eau (de 7.10 à 8 °C du 8 au 15 mai) : on pourrait l’expliquer par une proportion très majoritaire de pluie dans le rapport pluie/neige. L’accroissement de la conductivité de 112 à 152 µS/cm aux dates repères serait en faveur de cette hypothèse (conductivité de l’eau de pluies supérieure de dix fois à celle de la neige). Si l’on occulte ce pic, on retrouve en fin de phase des valeurs conformes à une diminution régulière de la température et de la conductivité (en traits tiretés).
Photo de la protection de sonde L’effet de cet important évènement pluvieux impacte le débit des résurgences, le Chorro est en permanence actif jusqu’au 20 juin. Par la suite et jusqu’au 17 juillet, des répliques de crues l’amorcent sporadiquement. La neige a quasiment disparue de la surface des zones de recharge, la vitesse de circulation et le volume d’eau diminuent dans l’aquifère. Température et conductivité varient peu, avec une tendance générale en légère hausse.
Le 17 juillet, la sonde 7437 est déplacée du griffon supérieur risquant de se désamorcer en régime de sècheresse, jusqu’au site estimé alors « définitif ». Le problème est bien là, la vasque dans laquelle l’installation est fixée est bouillonnante (fig. 2). Nous n’avons pas prêté attention à cet élément capital et ce n’est que lors du relevé de septembre que le dysfonctionnement est découvert.
Il faut trouver un nouveau site alliant une zone calme et facilement accessible malgré les crues. Ce ne sera pas chose facile, Fuentes Blancas est turbulente et cascade dès son émergence. Peut-être faudra-t-il accepter un parcours aérien responsable d’une erreur sur la conductivité, plus conséquente sur la température. Quelques séries de mesures corrélées pourraient permettre d’établir une formule correctrice, mais l’idéal serait de trouver un puisard suffisamment profond sur le niveau de la résurgence, à l’écart du flux turbulent.
A propos des températures de l’eau, et avec toutes les réserves nécessaires, elles ne devraient pas avoir été impactées par l’ébullition de la vasque. On remarque une rupture de pente le jour du déplacement, et des ondulations plus marquées. La sonde était directement immergée dans une arrivée d’eau latérale calme, elle l’est ensuite dans le ruisseau après un parcours aérien d’une trentaine de mètres. L’échange thermique avec l’air extérieur durant ces quelques mètres suffit à modifier les caractéristiques.
Le faible gradient différentiel quotidien maxi-mini (de 0,026°C pour le plus faible à 0.083°C pour le plus fort) rend l’échange encore plus sensible. Le pic de température est relevé autour de 15 heures (3 heures après le zénith solaire), le minimum vers 7 heures simultanément aux minimales nocturnes.
Nous espérions avoir une chronique sur l’ensemble du cycle hydrologique, hélas elle est d’ores et déjà tronquée !

B) Chronique du 17 juillet au 9 septembre 2016, comparaison des données relevées sur le site de Fuentes Blancas et à la résurgence Llerga n° 21 (fig. 3)

Histogramme

Il est maladroit voire dangereux de bâtir des hypothèses avec des valeurs peu fiables. C’est le cas des données de conductivité à FB. Malgré cette imprécision, on distingue l’impact des deux évènements pluvieux sur la forme générale de la courbe, moindre pour celui pourtant plus important du 16 août ‘en cumul)… Pendant la même période, la conductivité à L21 est restée stable entre 180 et 184 µS/cm.
La température de l’eau sur les deux sites progresse régulièrement : entre 6.74 et 7.59 °C (+ 0.85°C) à L21, entre 9.62 et 9.98 °C (+0.36°C) à FB. La température de cette dernière est globalement inférieure de 2 °C.
Ces observations laissent penser à une indépendance des 2 sources, et donc des 2 rives de l’Irués, mais restent à être confirmées. Les conclusions sont reportées.

C) Chronique du 30 mars au 17 juillet 2016, comparaison des données relevées sur le site de Fuentes Blancas et à la station hydrologique de la passerelle, dans la rivière d’Irués (fig. 4)

Histogramme

La crue précoce de début mars nous avait contraints d’installer provisoirement la sonde 7433 dans le tube de protection de la station hydrométrique de la passerelle.
Là et pendant cette période de fonte nivale, la rivière d’Irués est constituée par les eaux réapparaissant à Fuentes blancas (11 %), à la cueva del Chorro (89 %) (de même provenance), en rive droite de l’Irués (±1 ‰). L’épisode pluvieux très important du 10 mai a pu activer le cours aérien des ravins de l’acitolar et de Gradiello, et contribuer au flux sous la passerelle, mais ponctuellement et pour un volume indéterminé.
Les deux courbes de conductivité s’épousent exactement avec des valeurs supérieures de 12 µS/cm à la passerelle, dues à la circulation de la rivière sur les marnes et calcaires pendant six-cent mètres. Elles ne sont pas exactement synchrones, le temps de transfert entre les griffons et la passerelle est la cause du décalage dans le temps.
On peut noter une anomalie entre le 30 mars et le 20 avril. La conductivité de la rivière est moindre qu’à FB (ellipse en tiretés fuchsia), inférieure de 30 µS/cm aux valeurs que l’on pouvait attendre en projetant la courbe (en tireté gris, informel). Est-ce la neige fondue du bassin géographique parvenant sans transformation à la passerelle via le cours aérien de l’Irués ?
Les courbes des températures sont superposables en début de période mais celles relevées sous la passerelle augmentent jusqu’à deux degrés en fin de période. Le réchauffement de la rivière coulant dans le ravin de Fornos en est la cause.
En attendant l’interprétation perspicace et expérimentée de François Brouquisse, la mienne sans prétention se conclue là.

JC Gayet, 24 septembre 2016

Pluviométrie dans le circo de Armeña, réponse thermique et conductimétrique aux Fuentes Blancas, en 2017

Histogramme
Histogramme
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