Institut Suisse de Spéléologie et de Karstologie

KARSYS

Karst System Characterization, est une approche développée par l’ISSKA dans le cadre du projet Swisskarst pour la caractérisation des aquifères karstiques. L’application de KARSYS permet d’établir un modèle explicite 3D de l’aquifère et des circulations souterraines.

Principes

KARSYS est une approche déductive en 3D ; elle propose un modèle explicite sur la base des caractéristiques géologiques du site et de principes hydrauliques gouvernant la karstification (et par extension l’hydrogéologie karstique). Sur un site défini, l’approche se déploie en 4 étapes : (i) identification des propriétés karstiques des aquifères, (ii) établissement d’un modèle géologique 3D des unités aquifères, (iii) établissement d’un modèle hydrogéologique 3D des aquifères par intégration des données hydrologiques et (iv) identification et délimitation des systèmes d’écoulement.

Etape 1 : propriétés karstiques des aquifères

La première étape consiste à identifier - sur la base des données existantes et des observations de terrain - les formations géologiques sensibles à la dissolution qui pourront être considérées comme aquifères karstiques (perméables), par opposition aux formations non solubles (imperméables). Ces informations permettent d’établir un profil hydro-stratigraphique du site.

Etape 2 : modèle géologique 3D des aquifères

Sur la base du profil hydro-stratigraphique, un modèle géologique 3D du bassin supposé est établit. La résolution du modèle 3D est un compromis entre la taille du bassin, la qualité des données géologiques existantes et la précision souhaitée pour le modèle final.

Etape 3 : modèle hydrogéologique 3D des aquifères

Ajout des données hydrologiques karstiques (sources, pertes, niveaux d'eau) dans le modèle géologique 3D. Le volume d'aquifère situé sous le niveau des sources permanentes donne l'extension minimale de la zone noyée en conditions de basses eaux. La Figure ci-dessous illustre les principes hydrauliques de circulation des eaux souterraines dans les aquifères karstiques. Les écoulements dans la zone noyée (flèches bleues) sont dirigés vers l'exutoire. Dans la zone vadose, les circulations (flèches jaunes) sont essentiellement verticales ou contrôlées par la topographie de la base imperméable de l'aquifère.

La méthode permet aussi d'évaluer les écoulements en situation de hautes eaux.

Etape 4 : délimitation des systèmes d’écoulement

La zone du bassin alimentant les nappes karstiques dessinées à l'étape 3 correspond au bassin d'alimentation. La limite de ce bassin varie généralement entre basses et hautes eaux.

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