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Séminaire

Titre : Understanding streamwater quality dynamics to inform runoff processes, groundwater residence time and associated reactivity
Nom du conférencier : Jean Marçais
Son affiliation : Post-Doctorant à l'Institut de Physique du Globe de Paris
Laboratoire organisateur : METIS
Date et heure : 29-11-2019 13h00
Lieu : Sorbonnne Université - 4 place Jussieu - Paris 5 - METIS - 3e étage tour 46-56 - Salle Darcy
Résumé :

Le transport de contaminants dans l’eau, l’altération des roches, ainsi que les grands cycles biogéochimiques, sont en partie contrôlés par le temps de résidence de l’eau dans les bassins versants. Ces temps de résidence ont majoritairement lieu en milieu souterrain depuis l’infiltration de l’eau lors d’épisodes pluvieux jusqu’à sa sortie pour alimenter les débits en rivière. Durant ce temps de séjour, l’eau subit des interactions avec les différents constituants du milieu (matière organique, sols, roches,etc.) qui contribuent à lui faire acquérir une qualité de l’eau donnée. Comprendre comment se forme cette qualité de l’eau observée en rivière et ses variations aux échelles saisonnières (ou aux échelles de l’évènement pluvieux) nécessite de comprendre comment s’organise la dynamique de ces écoulements souterrains (e.g. leur contribution relative aux débits des rivières), leur temps de résidence respectif ainsi que les interactions que ces écoulements subissent durant leur «voyage» en subsurface.


J’ai donc développé un cadre de modélisation simplifié où les différents compartiments souterrains sont représentés à l’aide de versants équivalents reposant sur les équations de Boussinesq. Cette méthode prend en compte différents compartiments (sols, zone saturée). Une méthode de suivi particulaire lagrangienne est ensuite appliquée pour dériver les distributions de temps de transit, qui caractérise la partie du mélange d’eau stockée dans le bassin versant qui alimente le débit des rivières.


J’ai ensuite appliqué cette méthode à 5 bassins versants bretons pour comprendre les variations de concentrations en silice dissoute et en nitrate observées en rivière à l’échelle saisonnière. J’ai pu, grâce à cette méthode, quantifier la proportion d’eau de moins de trois mois qui alimentent les rivières de ces bassins versants, estimer des proxys à l’altération moyenne de ces bassins versants et au pourcentage de dénitrification ayant lieu à l’échelle du bassin versant.


Finalement, je montrerai quelques résultats préliminaires sur la variation de temps de résidence de l’eau à l’échelle d’une crue. Ces modèles ouvrent la voie à la compréhension des variations hautes fréquences de la qualité de l’eau. Cette compréhension plus fine des sources d’éléments dissous (sols ou roches), et de leur processus d’altération (e.g. dissolution / précipitation de minéraux primaires ou secondaires) sera possible une fois que ces modèles auront été informés à l’aide de données de qualité d’eau (e.g. mesures en éléments majeurs, mineurs et traces, variations isotopiques) mesurées à l’échelle de la crue ...

Contact :

thomas.thiebault@upmc.fr