Hydrosphère

Le suivi de la zone non saturée, des aquifères et des ressources en eau par méthodes géophysiques et notamment sismologiques



La surveillance des aquifères est essentielle pour garantir une gestion durable de la ressource en eau, en particulier dans les zones de captage proches des centres urbains. Traditionnellement, le suivi des aquifères repose sur des mesures piézométriques ou des capteurs de type tensiomètres ou sondes neutroniques, difficiles à maintenir sur le long terme et offrant une couverture spatiale limitée.

Parmi l’arsenal des méthodes géophysiques sensibles aux variations de teneur en eau, les méthodes de sismiques passives, telles que l’interférométrie du bruit sismique ambiant, offrent une solution innovante pour observer l’évolution de la nappe phréatique avec des résolutions spatiales et temporelles incomparables, ceci à plusieurs échelles. Sous certaines conditions de stabilité des sources sismiques, il est en effet possible de reconstituer le champ d’ondes sismiques et de détecter ses variations fines, variations liées à tout changement poroélastique ou fluide du milieu. Cette approche, maintenant largement utilisée en sciences de la Terre, montre tout son potentiel pour le suivi non-invasif et à hautes résolutions de la zone non saturée et des aquifères, ceci à des échelles très différentes, en passant par le laboratoire (Gaubert-Bastide et al., 2025), la proche surface par réseau dense (cf Figure) ou DAS (Gaubert-Bastide et al., 2022 ; Nziengui-Bâ et al., 2024) ou les données d’observatoire (Mao et al., 2022).



Figure – Expériences hydro-sismologiques menées sur le champ captant de Lyon Crépieux-Charmy. La tomographie dynamique des variations dv/v lors des cycles de remplissage et de vidange du lac a révélé des variations 3D de teneur en eau et des processus hystérétiques dans la zone non saturée (d’après Gaubert-Bastide, 2022).

Différents projets visent actuellement à mieux quantifier les corrélations entre variations de vitesse sismique et variations environnementales (température, pluie, neige) dans différents contextes (sédimentaires, zones karstiques) afin de fournir des informations hydrologiques d’importance en terme de gestion des réservoirs profonds. Ces recherches sont menées en combinant observatoires, expériences contrôlées et modèles de physique des roches.



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