Détermination des paramètres hydrauliques et hydrochimiques d'un aquifère alluvial dans une vallée alpine (Valais, Suisse)

Dans la vallée du Rhône en amont de la ville de Sierre (Valais central), le site du Bois de Finges est caractérisé par de multiples environnements géologiques quaternaires : les alluvions fluviatiles du Rhône, les alluvions du cône de déjection de l'Illgraben, les dépôts de l'éboulement de Sierre et les éboulis du versant sud. L'aquifère des alluvions fluviatiles du Rhône est généralement caractérisé par une perméabilité supérieure à 10-3 m/s, correspondant à un gravier sableux avec un important écoulement souterrain de l'ordre de 20 m/j et un gradient moyen de 3.5 ‰. En période de hautes eaux, qui ont lieu entre juin et août, le Rhône alimente fortement cet aquifère alluvial par une eau peu minéralisée du type Ca, Mg-HCO3, SO4. Un autre apport d'eau du type Ca, Mg-SO4 provient des roches évaporitiques du versant sud. Par contre, en période de basses eaux (novembre à avril), l'aquifère alluvial du Rhône est exclusivement rechargé par l'eau sulfatée calcique du versant sud, car le lit du Rhône est pratiquement sec au cours de l'hiver. Les dépôts de l'éboulement de Sierre sont essentiellement composés par des dépôts de calcaires sableux et limoneux d'origine de l'Helvétique du versant nord, qui possèdent une perméabilité entre < 10-5 et 10-3 m/s. Le chimisme de ses eaux souterraines est caractérisé par une distribution spatiale très hétérogène. Chaque type d'eau représente plus ou moins une qualité de fluide et des processus physiques et chimiques très locaux, qui dépendent surtout du type de roche et du temps de transit. Les différentes techniques utilisées telles que la piézométrie, les jaugeages, la modélisation hydrogéologique et géochimique, l'échantillonnage spatio-temporel dans les trois dimensions, les isotopes et les diagraphies physico-chimiques ont permis de déterminer les paramètres hydrauliques et hydrochimiques de l'aquifère poreux complexe du Bois de Finges, ainsi que d'établir les processus liés à l'écoulement des différentes composantes d'eau souterraine. Une campagne de forage a permis d'implanter un réseau de cinq sondages en croix pour prélever des échantillons de sédiments meubles, ainsi que de réaliser des essais de pompage et des essais de traçage. Chaque technique utilisée mesure un ou plusieurs paramètres dans un environnement bien défini de l'aquifère. La piézométrie fournit des informations sur la distribution spatio-temporelle des niveaux d'eau, les lignes de courant, les gradients hydrauliques et les zones de recharge et de décharge. Par contre, les essais de pompage et les essais de traçage déterminent la perméabilité, le temps de transport des traceurs (uranine, bactériophages), la vitesse d'écoulement et la porosité effective. L'origine des eaux (précipitations, cours d'eau, aquifère) a été déterminée par les isotopes stables (oxygène-18, deutérium), alors que le temps de séjour dans l'aquifère a été estimé à partir de la concentration du tritium et du radon 222Rn. L'application simultanée de plusieurs méthodes a augmenté de manière significative la capacité de ces outils pour la compréhension des processus hydrochimiques et hydrauliques conjoints dans un aquifère complexe, et a ainsi donné l'occasion de les quantifier et de les comparer. En collaboration avec R. Monnet de l'Institut de géophysique de l'Université de Lausanne, une méthodologie de diagnostic et d'intervention sur un aquifère poreux a été développée. Cette méthodologie représente un guide pratique dans les cas suivants : prospection d'eau, évaluation de la qualité et de l'origine de l'eau, détermination des propriétés hydrauliques d'un aquifère et, finalement, délimitation des zones de protection et des risques de contamination d'un aquifère poreux. Ce guide pratique explique les techniques et le domaine d'application de chaque méthode, afin de permettre aux responsables d'une telle étude de choisir une ou plusieurs méthodes parmi les plus efficaces pour atteindre les buts choisis, ainsi que d'économiser du temps et des moyens financiers.

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2000 ; 1502