Résumé

L'objectif de l'étude est la compréhension des flux hydriques au sein des dépôts de remplissage quaternaire d'ombilics dans les Alpes du Nord, ainsi que les relations nappe-versants. La structure et la nature lithologique du remplissage, la topographie, la climatologie locale, sont autant de paramètres conditionnant l'écoulement des eaux souterraines. Trois sites types ont été étudiés.

Le premier, situé au sud de la station des Arcs 2000, est un ombilic de cirque glaciaire d'altitude appartenant à un petit bassin versant bien délimité. En bordure amont de l'ombilic, des éboulis et des moraines (sl) permettent l'infiltration d'eaux, de fonte et de pluie, qui mettent en charge une nappe captive dans le remplissage lacustre de la zone surcreusée située à l'aval.

Le second site, localisé au niveau de St Jean de la Porte, est un ombilic creusé dans la vallée de l'Isère. Une nappe libre contenue dans le remplissage majoritairement alluvionnaire est en connexion hydrique avec les versants au niveau de deux cônes de déjection.

Le troisième site, situé à St Julien Montdenis dans la vallée de l'Arc, est lui aussi un ombilic de vallée mais qui possède un remplissage géologiquement très complexe. C'est pourquoi il n'existe pas un, mais plusieurs aquifères plus ou moins connectés les uns aux autres.

Sur le premier site, nous avons, entre autres, à l'aide de données de débits d'étiage hivernal, caractérisé la loi de vidange de l'aquifere. Une étude hydrologique et hydrogéochimique couplé à une analyse systémique sur le second site nous a permis de caractériser les écoulements et les zones d'alimentation de la nappe. Enfin, pour le troisième site, nous avons tenté de comprendre les échanges existants entre les différents aquifères et de caractériser chimiquement chacun d'eux.

Mots-clés: hydrogéologie, ombilic glaciaire, remplissage quaternaire, relation versant/nappes, hydrogéochimie, Analyse Corrélatoire et Spectrale, Alpes du nord, France.

Abstract

This study aims to a better understanding of the water flow through quartenary deposits in the Northern Alps. Underground water flow depends mainly on the following parameters: type and structure of the infill, topography, local climatology.

Three test sites were chosen for this study.

The first one is situated South of the station Arcs 2000 on a glacial cirque umbilic, included in a small and well identified water catchment area. In the uppper overdeepened valley of the umbilic, gravity accumulation and moraines materials allows water infiltrations (rain and glacial origin): it causes filing up of the captive watertable situated in lacustrine infill.

The second site is an umbillic located along the Isère river not far from St Jean de la Porte. At this place, a free watertable inside alluvial deposits is connected with two alluvial fans.

The third site, situated along the Arc river, near St Julien de Montdenis, is also an umbilic, but its structure is far more complex than in the previous case; for this reason, several individual aquifers, more or less connocted can be found.

Using low flows datas, the aquifer drainage law was caracterised in the first site. In the second site, a hydrological and hydrogeochimical systemic analysis allowed to caracterise flows and supply areas. Finally, in the third site we try to assess exchanges between différent aquifers and to caracterise chemically each of them.

Keywords : hydrogeology, glacial umbilic, quaternary deposits, slopes/watertable relation, hydrogeochemistry, spectral analysis, Northern Alps, France.

Conclusions générales

Les trois nappes d'ombilic étudiées toutes une alimentation par les versants.

- Dans l'ombilic de cirque glaciaire du sites d'Arc 2000, des infiltrations d'eau dans les éboulis situés à l'amont de la zone surcreusce mettent en charge une nappe captive contenue dans le remplissage alluvial. L'hiver, lorsque l'alimentation de la nappe par les versant cesse, la nappe se tarit et nous avons pu caractériser sa loi de vidange en utilisant des données de débits mesurées à pas de temps discontinus au niveau de deux captages gravitaires. Les résultats montrent que la vidange de la nappe est plus rapide au bord de la cuvette qu'au centre. L'explication géologique se rapporte au remplissage alluvial qui présente une granulométrie plus fine au centre entraînant une différence de conductivité hydraulique.

- Dans l'ombilic de la vallée de l'Isère au niveau de St Jean de la Porte se développe une nappe libre contenue dans les alluvions grossières de l'Isère et dans les alluvions deltaïques de deux affluents.

Les dépôts générallement grossiers des cônes de déjection de St Jean de la Porte et de St Pierre d'Albigny s'intriguent dans ces alluvions et autorisent donc une alimentation par les versants.

Une campagne piézométrique couplée à des analyses chimiques faites sur des prélèvements de l'eau de la nappe montre que l'écoulement à l'amont des cônes se fait de l'Isère vers la nappe, qu'au niveau des cônes sur une zone d'environ 600 m par rapport aux berges de l'Isère, la nappe est alimentée majoritairement par l'Isère et qu'au delà les apports de versant l'emportent. A l'aval des cônes, la nappe alimente l'Isère du fait du resserrement de la vallée au niveau du verrou de Mon tméli an .

- Dans l'ombilic de la vallée de l'Arc au niveau de St Julien Montdenis, la forte pente des versants a permis le développement d'un remplissage à géométrie complexe comprenant plusieurs aquifères.

Bien que les sondages soient excessivement nombreux, l'individualisation des aquifères est rendue difficile, d'une part à cause de la géométrie en trois dimensions mal connue et d'autre part parce qu'un grand nombre de données de forages sont difficilement exploitables.

L'analyse chimique d'échantillons prélevés sur l'ensemble de la zone étudiée à quand même permis de caractériser certains aquifères. En particulier, l'aquifère captif des alluvions anciennes de l'Arc et la nappe libre de l'écroulement de la Ruaz se distinguent par un faciès sulfaté calcique.

A l'aide de méthodes diverses (études géologiques, relevés piézométriques, analyses hydrogéochimiques) des apports de versant dans les nappes d'ombilic ont été mis en évidence. La quantification en terme de flux d'eau des versants vers la nappe n'a pas été possible et dans l'avenir il sera nécessaire d'aborder cette question afin de modéliser le comportement hydrodynamique de ces nappes. L'identification des horizons aquifères et l'installation adéquate des piézomètres s'avèrent primordiales.