L’étang de Thau est une vaste lagune d’eau saumâtre de 70 km2, située sur le littoral d’Occitanie, à 30 km au sud-Ouest de Montpellier, et à proximité immédiate de la ville de Sète. Au fond de la lagune, à environ 30 m de profondeur, se trouve une source sous-marine : la source de la Vise.
L’inversac, un phénomène exceptionnel et un risque pour la qualité de l’eau
En temps normal, cette source draine les eaux souterraines de l’aquifère karstique de Thau et fournit de l'eau douce à l'étang. Mais en période de sécheresse, après un coup de vent sur la lagune, il arrive que les flux d’eau s’inversent, et l’eau salée de la lagune s’infiltre au travers de la source pour contaminer l’aquifère karstique : c’est l’inversac.
Bien connu des riverains de la lagune de Thau, ce phénomène hydrogéologique exceptionnel conduit à la salinisation progressive de la nappe d’eau souterraine située sous l’étang de Thau.
Or la préservation de l’aquifère de Thau est déterminante pour maintenir les équilibres écologiques, soutenir les activités conchylicoles, garantir l’approvisionnement en eau potable et préserver le thermalisme à Balaruc-les-Bains.
Un phénomène d'inversac, qu'est-ce que c'est ?
Transcription
Un des enjeux du territoire et du projet DEM'Eaux Thau, c'est de comprendre le phénomène d'inversac.
La source de la Vise émerge au fond de l'étang de Thau à 30m de profondeur et à 100m du rivage de la presqu'île de Balaruc. C'est une source d'eau douce, c'est de l'eau de l'aquifère souterrain d'eau douce, des calcaires karstiques, qui émerge complètement naturellement. C'est une sortie naturelle. Elle est capitale pour la qualité de l'eau de la lagune, et c'est pour cette raison qu'on attache un point tout particulier dans ce projet DEM'Eaux Thau. L'étang de Thau est situé sur des roches imperméables comme de nombreuses masses d'eau de surface en France. Mais sur ce site, il y a deux spécificités assez notables. La 1re : sous ces roches imperméables, il y a la présence d'une nappe karstique sous pression. La 2e : il y a la présence d'une faille géologique au niveau de la source de la Vise qui met en connexion cet aquifère sous pression avec l'étang de Thau. Les échanges au sein de cette faille, au travers de la source de la Vise, vont se réaliser au gré des différences de pression entre l'étang et la nappe aquifère située en dessous. Lorsque la nappe aquifère, qui est en pression, a des hauteurs d'eau assez importantes, après des périodes de pluie, par exemple, les écoulements d'eaux souterraines au sein de la faille de la Vise vont être du bas vers le haut. On va avoir une alimentation en eau douce de l'étang par la nappe aquifère. Au contraire, lorsqu'on a une tempête sur l'étang et que les niveaux de l'eau augmentent de façon très rapide, on a une inversion des pressions et des flux au travers de cette faille de la Vise et donc une infiltration d'eau salée au sein de l'aquifère. On a comptabilisé 7 inversacs durant les cinquante dernières années. On a eu la chance, ce qui est exceptionnel dans l'histoire de l'hydrogéologie car c'est la 1re fois qu'un inversac a été suivi avec tout un tas d'instruments de mesure, de pouvoir suivre l'inversac qui a démarré en novembre 2020, a duré 1 an et demi, et s'est terminé récemment, en mars 2022. L'intrusion saline va perturber la qualité de l'eau souterraine. Ça a conduit notamment à fermer, par le passé, un captage d'eau qui alimentait la ville de Balaruc. Par ailleurs, ça perturbe l'équilibre de l'étang, puisque, normalement, l'étang est alimenté par de l'eau douce, grâce notamment à la source. Là, c'est le contraire on a un phénomène d'inversion de flux et donc un arrêt de cette alimentation en eau douce de l'étang. Un des objectifs du projet DEM'Eaux Thau, c'était de pouvoir mieux comprendre l'inversac de la Vise. Donc, à cet effet, il était absolument indispensable de pouvoir disposer de données précises sur cette source. Donc, à cette fin, nous avons mis en place une instrumentation tout à fait innovante qui a été fabriquée sur mesure, afin de pouvoir suivre cette source sous-marine. Pour cela, il a fallu que nous mettions en place des instruments adaptés pour mesurer le débit de la source, le niveau de l'étang, la conductivité, la minéralisation, la température de la source. Ces données sont enregistrées en temps réel et sont envoyées sur une plateforme Web afin que l'ensemble des acteurs du territoire puissent les consulter en temps réel. Toutes les données qui ont été acquises de manière continue lors de l'inversac de 2020 nous ont permis de réfléchir à diverses solutions soit pour remédier à l'inversac, soit pour prévenir ce phénomène. Différentes solutions sont à l'étude et en discussion avec les gestionnaires de la ressource en eaux souterraines.
Un système de mesures unique au monde pour comprendre le phénomène d’inversac
Dans le cadre du projet de recherche Dem'Eaux Thau, et avec l’aide de partenaires locaux, des efforts financiers et scientifiques importants ont été réalisés pour équiper la source d’un système de mesures unique au monde. Ce dernier a permis de suivre le phénomène d’inversac et son impact sur l’aquifère karstique, et de mieux comprendre son fonctionnement.
Dans une publication parue dans la revue Nature Communications Earth & Environment, les chercheurs du BRGM et de l’Université de Neuchâtel (Suisse) présentent les résultats de ces travaux. Ils démontrent que le paramètre moteur des changements de régime de l'hydrosystème est la différence de pressions entre l'aquifère et la lagune, contrôlée par les changements de densité de l'eau salée de la lagune. En effet, l’eau salée - plus dense - exerce une pression plus forte que l’eau douce.
Les auteurs révèlent l'existence de deux points de bascule :
- Lorsque la différence de pression entre l’aquifère et la lagune devient très faible voire négative, le système se dégrade soudainement et bascule du régime normal à l'intrusion d'eau salée.
- Une différence de pressions beaucoup plus importante est alors nécessaire pour le retour du système à l’état normal. L'eau salée plus dense qui a rempli le conduit karstique vertical agit comme un bouchon, ce qui explique la longue durée des inversacs (plusieurs mois).
Dans un contexte de changement climatique, l'inversion de flux dans les sources karstiques sous-marines pourrait être plus fréquente et plus longue à l'avenir en raison de l'élévation du niveau de la mer et de la diminution de la recharge de la nappe, menaçant les ressources en eau douce.
Un dispositif expérimental innovant en cours d’installation pour stopper le phénomène d’inversac
Une collaboration internationale avec le Laboratoire d’hydrogéologie quantitative de l’Université de Neuchâtel a permis de modéliser et reproduire les mécanismes physiques conduisant à un inversac. Dès lors, un système de vigilance pour anticiper le risque à venir d’inversac a pu être mis en place et testé avec succès lors du dernier épisode d’inversac, en octobre 2023.
Dans la suite de ces travaux, un dispositif expérimental innovant est en cours d’installation en juillet 2025. Son objectif : stopper le phénomène d’inversac. Spécialement adapté aux caractéristiques du site et composé de plusieurs modules, il a été installé à 27 mètres de profondeur, à l’endroit où la source de la Vise débouche dans la lagune. Il doit permettre la réalisation de tests afin de limiter les intrusions d’eau salée dans l’aquifère tout en maintenant les débits naturels d’eau douce.
Ce programme scientifique, coordonné par le Syndicat Mixte du Bassin de Thau (SMBT) et le BRGM, est soutenu par l’État (Fonds vert, DREAL), la Région Occitanie, Sète Agglopôle Méditerranée et la ville de Balaruc-les-Bains
Les résultats de cette expérimentation inédite, prévue sur trois ans, pourront être transposés à d'autres sites menacés par la salinisation de leurs ressources en eau.
Pour aller plus loin
Lire la publication
Nature Communications Earth & Environment : Hysteresis of submarine karst springs reveals tipping points in flow reversal and saline intrusion phenomena, par Maréchal Jean-Christophe, Ladouche Bernard, Lamotte Claudine, Dewandel Benoit, Hakoun Vivien, Perrochet Pierre
