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La source du Lison (Doubs, France, 1998). © BRGM - François Michel

Les crues karstiques : caractérisation et mise en place d’outils de gestion

01.07.2012
La prise en compte des eaux souterraines dans la genèse des crues éclairs en milieu karstique est un domaine d’activité récent pour le BRGM. Bien que le phénomène soit connu et décrit sur quelques épisodes spécifiques, il n’existait en effet, jusqu’alors, aucune étude de caractérisation ni d’outil de prévision. Depuis 2004, les équipes du BRGM de Montpellier travaillent sur cette problématique très présente dans la région Languedoc-Roussillon.

Développement méthodologique d’un outil de prévision de l’alerte de crue

Dans le cadre de conventions avec la ville de Nîmes, l’agglomération de Montpellier et le Schapi (Service central d’hydrométéorologie et d’appui à la prévention des inondations, depuis 2010), les équipes du BRGM ont conduit plusieurs études qui ont débouché en 2011 sur le développement méthodologique d’un outil de prévision de l’alerte crue, aujourd’hui utilisé par le service d’alerte Espada de la ville de Nîmes et le SPC (Service de prévision des crues) Méditerranée ouest.

Inondation du Puits de la Gaffone (Nîmes) durant la crue de septembre 2005. © G. Jouanen.

Une contribution majeure du système karstique dans la genèse des crues

Le premier projet de recherche pour la ville de Nîmes, touchée plusieurs fois par siècle par des crues dévastatrices, visait à comprendre le fonctionnement du système karstique de la Fontaine de Nîmes en crue. Il a mis en évidence le rôle écrêteur de crue lorsque l’aquifère est sous-saturé, mais aussi la contribution majeure du système karstique dans la genèse des crues et lors du pic de crue, en cas de saturation.

Au sein des systèmes karstiques, en effet, la capacité de rétention de l’aquifère est plus ou moins importante selon le système et la période hydrologique. Après une longue période sèche, elle est généralement élevée. À l’opposé, lorsque le système est saturé, il y a refus à l’infiltration et le karst ne peut plus jouer le rôle d’écrêteur : les eaux souterraines, qui s’écoulent rapidement au sein des conduits karstiques, s’additionnent aux eaux de ruissellement au moment du pic de crue, augmentant le risque d’inondation et provoquant ce que l’on nomme les "crues karstiques".

Définition du seuil de saturation du système engendrant une crue karstique

Une surveillance de l’état de saturation du système karstique a donc d’abord été mise en place au moyen d’un réseau d’observation des niveaux d’eau constitué d’indicateurs adaptés (piézomètres, aven, source…). L’analyse des débits de l’exutoire du système karstique (source de la Fontaine de Nîmes), des débits dans les rivières ou cours d’eau de surface, ainsi que des niveaux d’eau de plusieurs points représentatifs a permis de définir un seuil (exprimé par un niveau d’eau NGF) de saturation du système engendrant une crue karstique.

Du modèle conceptuel au modèle numérique : l’aboutissement du système d’alerte

Ces différentes études, après une caractérisation de la structure et du fonctionnement du système karstique nîmois, ont abouti à un modèle conceptuel de fonctionnement. Puis, à partir de ce modèle conceptuel, une modélisation numérique reliant les précipitations aux niveaux d’eau et aux débits considérés a été développée au moyen de modèles réservoirs. Les résultats obtenus ont permis de concevoir un abaque simple présentant les variations des niveaux d’eau en fonction du cumul de pluie. Facilement utilisable par les prévisionnistes, cet outil a été utilisé pour définir un système d’alerte qui anticipe, en fonction de l’état initial du système et des scénarios de précipitation, le degré de gravité de la crue à venir, offrant aux gestionnaires la possibilité de mettre en place les procédures d’intervention adaptées.

À la demande du Schapi, ce type d’approche a été dupliqué sur d’autres bassins versants à compo­sante karstique (bassin du Lez). Les outils développés à destination des prévisionnistes sont actuellement en test au sein des SPC (Services de prévision des crues).

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34