Jacques Mudry

La karstification est un processus geodynamique lent, conditionne par l'interaction entre la cinetique de dissolution et la dynamique des ecoulements. De meme, les mecanismes de colmatage du reseau par precipitation de la calcite ou accumulation d'argile insoluble sont des phenomenes lents et continus, mais variables au cours des evolutions geodynamiques. Cette evolution du systeme karstique peut etre largement modifiee, lors d'episodes pluvieux exceptionnels comme l'orage du 22/9/92 (> 300 mm en 4 h) pres de Vaison-la-Romaine. Une telle impulsion peut modifier le comportement hydraulique d'un massif en decolmatant des exutoires de la zone noyee ou encore le reseau de drainage de l'aquifere et changer les caracteristiques hydrodynamiques d'un systeme. Ce phenomene a pu etre mis en evidence dans un aquifere karstique du Nord Vaucluse, pour lequel le coefficient de tarissement a ete multiplie par 7 et le volume stocke dans la reserve permanente divise par 6

The objective of this research was to determine the recharge of the Cretaceous aquifers by the High Atlas, as well as the interaction and possible mixing phenomena between the waters of the different aquifers, by investigating the hydrochemical and isotopic evolution of groundwater flow paths from the limestone karst systems of the High Atlas to the Cretaceous basin of Errachidia. Geological techniques were used to investigate and confirm the chemical and isotopic characteristics of the waters. Although the Gibbs diagram shows that water–rock interaction is the dominant hydrochemical process, some water samples in the Cretaceous basin are influenced by both evaporation and water–rock interaction, indicating a mixture of rainfall and deep waters. A saturation index study indicated that limestone minerals were supersaturated in parts of the groundwater samples (calcite and dolomite). This result was confirmed by isotope data. Indeed, some Cretaceous basin samples show isotopic similar...

Depuis une vingtaine d'années, l’Afrique sahélienne subit un déficit de pluviosité d’environ 1/3, qui restreint ou annule la recharge des aquifères superficiels. Dans l’exemple du Sénégal, le passage du régime subdésertique (précipitations 300 mm, recharge annuelle directe : nulle), où la seule recharge est assurée par le réseau hydrographique, au régime guinéen (précipitations : 1 400 mm, recharge annuelle : 600 mm) est graduel. Contrairement au cas des régions tempérées, la “pluie efficace” de la zone subaride, produite pendant l’hivernage, n’est pas définitivement gagnée par les nappes, mais subit une reprise par l’évapotranspiration durant la longue saison sèche qui suit. Il ne peut demeurer en fait dans le meilleur des cas qu’un excédent de 300 mm en fin de saison sèche. C’est la notion de pluie efficace résiduelle. Les hauteurs d’eau mises en jeu, en regard de la variabilité pluviositaire observée au cours des 20 dernières années montrent la précarité de l’équilibre alimentation-ressources des nappes de cette région. Parallèlement à ce phénomène naturel, les problèmes socio-économiques sont susceptibles de fragiliser cet équilibre : l’explosion démographique, la croissance des besoins individuels en eau potable, l’exode rural vers des grands centres (qui est en partie une conséquence de la sécheresse dans les régions les plus défavorisées), le développement, à la périphérie des centres urbains, de cultures irriguées (maraîchage, fruits) destinées au marché local mais aussi à l’exportation. L’impact de la surexploitation due à ces concentrations humaines, conjugué au déficit pluviositaire, se fait sentir de deux manières sur les ressources en eau : détérioration de la piézométrie, détérioration de la qualité de l’eau : par exemple, extension des teneurs excessives en fluor, appel d’eau de mer dans la région de Dakar.Over the last twenty years, Sahelian Africa has been affected by a nearly 30 % rain deficiency that restricts or annuls the recharge of shallow aquifers. In the case of Senegal, the transition from subdesertic conditions (rain: 300 mm, direct yearly recharge: zero), where the only recharge comes from the hydrographic network, to Guinean conditions (rain: 1400 mm, yearly recharge: 600 mm) is progressive. Contrary to the situation in temperate regions, the "effective rainfall" in the subarid zone, which is produced during the Monsoon, is not definitely gained by groundwaters, but experiences an evapotranspiration recovery period during the following lengthy dry season. In the better case, there may in fact remain a 300 mm excess at the end of the dry season This is the "residual effective rainfall" notion. The water-heads which are set in action, compared to the rain variability of the last twenty years, show the precariousness of the balance "feeding-resources of groundwater" in this area. Similarly to this natural phenomenon, social and economic problems are apt to threaten this balance: demographic burst, increase of drinkable water personal needs, rural depopulation towards big cities (which is partly a consequence of drought in the underprivileged areas), development, in the outskirts of cities, of irrigated fields (truck gardenings and fruit) for local markets but also export. The influence of overexploitation, which is due to human concentration, combined with rain deficiency, has two different consequences upon water resources: drawdown of groundwater, damage to water quality: for instance increase of excessive fluoride contents, salt water encroachment in the Dakar country

Le fonctionnement des differents aquiferes karstiques du Haut Atlas occidental, au sud ouest marocain, a ete defini a partir de leurs signaux hydrochimiques et de leurs reponses hydrodynamiques. La structure generale et la fracturation du bâti lithologique expliquent la position des sources, et permettent de comprendre les mecanismes de circulation souterraine dans le Haut Atlas occidental. Au coeur de la chaine, les circulations s'effectuent de preference vers l'ouest en direction de l'Atlantique, en parfaite adequation avec les axes des plis synclinaux est-ouest qui plongent vers l'ouest et le relevement general de la couverture plissee vers l'est. Ce sens d'ecoulement general est devie localement par le reseau conjugue de la fracturation NW-SE et NE-SW. Plus au sud du Haut Atlas, dans la zone de contact chaine- plaine du Souss, les relations geologiques entre les deux domaines se font par des structures plicatives plongeantes des formations jurassiques et ...

The natural variability of catchment waters in karst areas requires treatment in order to respect the turbidity limit in the water supply. This water treatment reduces the range to be expected from protection areas. The creation of immediate, main and satellite protection areas is necessary. The longitudinal extension proposed for the inner protection area is based on a water transit time of 2 hours for the highest speeds in the aquifer under consideration. Delineating the inner protection area in such a way serves as a buffer in the event of accidental pollution. The selected intervention timeline allows for the interruption of pumping and keeps extraction and treatment equipment safe. The implementation of an outer protection area corresponding to a caution area may supplement the protection.

Karst is a highly heterogeneous medium (i.e. properties vary from one point to another one), and can be studied by variations of water chemical composition, which reflect in space and time differences in origin (runoff on impervious media, diffuse seepage, inflows from evaporites...) or residence time throughout the various aquifer compartments (soil, epikarst, vadose and saturated zones. This natural background is supplemented by anthropogenic inputs (domestic, urban or industrial wastes, leachates from agricultural soils and livestock by-products...). Any natural (cave, chiasm) or artificial (tunnel, mine) penetrable gallery is a means of observation and sampling, at least of infiltration water, and sometimes of water from the saturated zone. Several cave sites in Europe provide examples for understanding the behavior of karst flows, both through the vadose and the saturated zones.

Le Jura a donne son nom au systeme jurassique (-200 a -145 millions d'annees). Il est caracterise par la puissance de ses calcaires, separes par des series marneuses. La dissolution des roches calcaires fracturees produit un relief particulier : le karst. Dans ces fractures, l'eau d'infiltration alimente des nappes drainees par des conduits karstiques aboutissant a de grandes sources. La circulation rapide depuis la surface implique une recharge facile, mais aussi une grande vulnerabilite de ces ressources. De nombreuses agglomerations utilisent cette ressource en eau destinee a la consommation humaine avec un mode de protection adapte a cette vulnerabilite. Si l'exploitation et la protection des eaux karstiques sont soumises a des conditions propres a ce milieu, les travaux d'infrastructure et d'amenagement sont egalement dependants de l'heterogeneite du karst.

Un retard dans l’instauration des perimetres de protection, obligatoire en France pour tous les captages d’eau destinee a la consommation humaine, est constate dans les departements exploitant des eaux issues de secteurs karstiques. La complexite de la circulation des eaux et surtout l’existence de vitesses de circulation tres elevees selon les drains presents dans ces aquiferes rendent difficile la delimitation des perimetres de protection. Par ailleurs, ces derniers n’ont que peu ou pas d’effet sur les episodes de turbidite et les contaminations microbiologiques qui peuvent affecter ces eaux. Avant meme de delimiter les perimetres, il importe donc de definir des outils de gestion ou un traitement de l’eau permettant de respecter en permanence les limites de qualite, dont celle de turbidite, pour l’eau distribuee. L’extension du perimetre de protection rapprochee doit offrir un delai de reaction vis-a-vis de l’arrivee des pollutions. Une extension longitudinale de ce perimetre corr...

La Fontaine de Vaucluse est l'exutoire apparemment unique des «Plateaux de Vaucluse», etendue calcaire de plus de 1000 km : avec ses bordures. L'etude hydrochimique (elements majeurs et isotopes) des differents points d'eau du pourtour occidental de ce secteur (sources et puits) permet d'identifier le marquage des familles d'eau (venant du plateau de Vaucluse et de la plaine du Comtat) qui emergent a la Fontaine de Vaucluse ou en d'autres points couverts par les sediments tertiaires et quaternaires.

Le comportement hydrodynamique du milieu fissure se caracterise par des relations entre quelques fractures conductives (drains), et des fractures et la matrice peu conductives (blocs). Nous avons effectue une mesure quantitative de ces relations et de leur effet sur le drainage et le stockage des eaux dans un reservoir naturel de 19.000 m 3 qui est constitue de calcaires karstifies. Ce reservoir a ete artificiellement sature d'eau en fermant son exutoire principal avec une vanne, pendant un temps variable (At) fixe par l'operateur. La vanne a ete completement ou partiellement fermee jusqu'a ce que la pression d'eau atteigne une valeur specifiee. Si la vanne est maintenue fermee suffisamment longtemps, la pression d'eau est fixee par l'altitude d'exutoires temporaires situes aux limites du site. Dans le reservoir, la hauteur d'eau a ete suivie au moyen de capteurs de pression installes sur des fractures isolees representatives de la stratification et des deux familles de fractures qui forment le reseau du massif. La comparaison des variations de pression avec la geometrie du reseau nous permet d'identifier une double permeabilite typique caracterisee par quelques drains tres conductifs localises sur 10 failles verticales. Ces drains delimitent des blocs formes de joints de stratification peu conductifs et une matrice assez impermeable. En fonction du temps de fermeture (At) de la vanne, le volume total d'eau stockee dans le reservoir peut varier de 0,8 m 3 (At = 5 minutes) a 18,6 m 3 (At = 2 jours). Une telle variabilite du stockage en fonction du temps de fermeture est expliquee par la double permeabilite du reservoir, caracterisee par des blocs qui se saturent beaucoup plus lentement que les drains (Fig. 1).

The multi-scale study of karst aquifers achieved during this work is based on hydraulic, hydrochimical and deformation in situ measurements carried out on two experimental sites. Firstly, investigations were done at the fracture scale and at the fracture group scale (metric scale) on the Coaraze site (Southern French Alps). Secondly, a karst aquifer was studied at the kilometric scale. The selected site is the Fourbanne spring aquifer (Jura foreland, France). This site was monitored in order to study the behaviour of the underground water at the time of its crossing of the unsaturated and saturated zones. A contrast between the hydrogeochemical signature of permeable discontinuities and that of low-permeability discontinuities was highlighted at the metric scale, as well as the high hydraulic sensitivity of low-permeability discontinuities to the deformation process. The integration of the work completed at the scale of the fracture or the group of fractures in the study of the kars...

Usually, the exchanges between low permeable and permeable compartments in karst or fractured aquifer are interpreted by analysing the global hydrochemical and hydraulic outputs of the natural spring draining a large aquifer. The experiments performed in the following study are realized at the scale of a group of single discontinuities including low permeable discontinuities (9.0 10-7 m.s-1

ABSTRACT Leakage detection and prediction of fractured rocks is an important question in hydropower engineering. Often large water reservoirs are built in karstic carbonate areas. To survey seepage of Vouglans dam (Jura, France), analysis of groundwater chemistry, according to geological conditions, is used. Statistical analysis (PCA and DFA) are used (i) to characterize more precisely the low contrast in chemical composition resulting from the interaction between surface water, groundwater and carbonate environment, and (ii) to reclassify individuals in homogeneous groups with respect to the variables studied. Three hydrodynamic behaviors were determined in the sector. The area of influence of the rapid transit of the lake water varies with the seasons, and particularly in response to changes of the water level of the lake. The hydrostatic pressure of the water column has an influence on the opening and closing of cracks at the bottom of the dam.

Water chemistry is a very fine signal which allows fine location in time and space of the arrival of infiltration water inducing mechanical instability pulses of the landslide. This tool is designed to understand the complex relationship between chemical weathering, hydromechanical changes and weakening/motion of the unstable rock slope. For this purpose, a hydrogeochemical groundwater monitoring has been established since 2010 on the site of Sechilienne (France). Electrical conductivity is representative of the chemical signal generated by the degradation of the massif. The continuous measurement of this parameter is relevant to the site of Sechilienne and can replace chemical monitoring. The benefit of acquiring this data is threefold: real-time measurements, with a short time step, and inexpensive implementation work, enabling to use it as a tool for risk management.

Analysis of TOC and NO3 -contents in the water at four springs in the province of Malaga (southern Spain), sampled under different hydrologic conditions, revealed two different hydrochemical behaviour patterns for these natural tracers of infiltration. TOC content increased during every recharge period, following the rapid arrival of water infiltrating through the soil. On the other hand, NO3 -content only rose during the first flood episodes (normally in autumn), and fell during the winter and spring ones. This difference is the consequence of the distinct biogeochemical kinetics of nitrogen with respect to organic carbon, both in the soil and within the aquifer. Unlike the mineralisation undergone by TOC from the surface to the spring, the NO3 -ion remains in the aquifer almost unaffected, due to the oxidising conditions prevailing within the karst medium, which impede its denitrification and favour its preservation within the saturated zone. TOC and NO3 -have a common origin in t...

ABSTRACT Plotting multiyear chemographs in a karst river may display evolutional trends in water quality. In recent decades, different factors could explain for instance phosphate decrease and nitrate increase. In the Jura karst area, different springs and rivers do not exhibit only variation of anthropogenic molecule concentrations, but also evolution of major element concentrations, that results in a change in electrical conductivity. Over a 30-year period, average electrical conductivity of the Loue River, which is totally supplied by karst springs, has increased from 260 to 470 µS/cm. Such an 81 % variation is only explainable by increases in major components, i.e. calcium and hydrogenocarbonate ions, which are the almost exclusive by-products of karstification processes in the Jurassic limestones of the Jura Mountains. Indeed, no direct anthropogenic cause may be invoked for such an evolution. An increase of dissolution throughout the system is necessarily correlated to an increase in the carbon dioxide transfer, resulting from an increase in dissolution and/or production rate.

L'étude des tableaux de données hydrochimiques acquises au cours de campagnes synchrones (« instantanés ») ou de suivis diachroniques à pas régulier (hebdomadaire, quotidien, horaire) s'opère généralement en résumant l'information par des méthodes statistiques. Ces méthodes descriptives, qui négligent nécessairement une partie de l'information initiale, permettent l'interprétation de la structure du tableau de données en termes de fonctionnement hydrocinématique (BAKALOWICZ, 1979, 1982, MUDRY et BLAVOUX, 1988, ROLET et SEGUIN, 1986 8 et b). Ces méthodes, fondées sur l'analyse d'une seule population statistique (bi ou multidimensionnelle) impliquent un mode de raisonnement déductif. Leur application, ainsi que l'examen du tableau des données brutes (ou de ses représentations graphiques), peut mettre en évidence des sous-groupes fondés sur des critères hydrogéologiques. La réalité de ces sous-groupes peut être testée à l'aide de méthodes statistique...

The present study contributes to characterize the Middle Atlas limestone karst aquifers by implementing water stable isotope techniques, to determine the recharge altitudes of major springs issuing from the Liassic dolomitic limestone, and helping to delineate protection zones of the springs. Chemical analyses of spring water show a composition that reflects both reservoir lithology and chemical evolution over the flow transit through the reservoir. Analysis of the evolution of deuterium as a function of oxygen-18 suggests a local water line similar to that derived for rainwater at the Fez weather station, indicating that the concerned aquifers are recharged through rapid infiltration, without appreciable evaporation of rainwater. Application of the established −0.27 ‰ per 100 m altimetry gradient for oxygen-18 to the isotopic signatures of other analyzed springs enables the backtracking of recharge altitudes of these springs. Comparison of these results with local and regional hydrogeological data shows a notable agreement among springs for which the drainage basin is known, and allows for more precise localization of recharge area of springs for which the drainage basin is poorly known, with recharge altitudes up to 1,090 m higher than their emergence zones. To a certain extent, these results help to determine recharge zones for Middle Atlas springs and thus help in strategizing protection for this resource.

L'analyse des eaux pose à nouveau la question de l'importance des faciès gypso-salifères dans le Trias de la dorsale kabyle du Djurdjura. Cette dernière est un élément de l'orogène alpin périméditerranéen où le Trias est décrit comme étant formé essentiellement de grès et de pélites avec des niveaux marneux et dolomitiques. Dans les régions telliennes, plus méridionales, il est représenté par des formations marno-gypsifères de grande épaisseur (Trias tellien), en position tectonique constamment anormale. On ne rencontre généralement pas de formations évaporitiques en surface dans le massif du Djurdjura. Les analyses chimiques de la majorité des sources le confirment. Toutefois la source de Tinzert, dont l'impluvium est constitué essentiellement de calcaires montre un cortège d'éléments d'origine évaporitique (fortes teneurs en chlorures, sodium et sulfates et la présence du strontium) et plaide pour la présence de niveaux évaporitiques du Trias, à la base de ...

Hydrogeology, the science of groundwater, requires a multidisciplinary approach involving many other sciences: surface hydrology, climatology, geology, geography, physics, chemistry, biology, and more. This book takes a broad view, considers water as a single entity, and presents many examples illustrating the variety of existing hydrogeological problems and the diverse scientific, technical, and social approaches used in resolving them. It is intended primarily for students of Earth Sciences, Environmental Sciences, and Physical Geography. It will also be useful to all players involved in water-related issues: hydrogeologists, geologists, soil scientists, agronomists, civil engineers, and developers. The book considers water as a single entity, and presents many examples illustrating the variety of existing hydrogeological problems and the diverse scientific, technical, and social approaches used in resolving them.

Pour mieux comprendre les modalités d'alimentation des sources de l'Atlas, des campagnes de coloration et d'analyses isotopiques ont été effectuées sur l'ensemble des sources. La disparité des circulations, la variabilité des vitesses et des taux de restitution, révèlent un aquifère complexe ou à plusieurs entrées. La majorité des écoulements convergent vers la source de Ain Asserdoune qui constitue une zone d'abaissement d'axe de plis. L'étude isotopique montre la variation des teneurs en 180 avec l'altitude des zones de recharge des différents exutoires et avec la saison. Les gradients définis autorisent la détermination de l'altitude moyenne des impluviums des systèmes jusqu'alors mal connus, en particulier celui de l'exutoire principal du massif, Ain Asserdoune.

... Environmental problems such as air and water pollution could seriously set back this economical and urban development. ... Because of the urban location of the landfill, this uncontrolled dumping has negative effects that are clearly identified such as nauseous ...

L’hydrogéologie est la science de l’eau souterraine. Elle a pour  objectif de planifier au mieux l’exploitation des ressources  en eau. Elle doit non seulement caractériser des aquifères ou  nappes d’eau souterraines, mais surtout, aujourd’hui, protéger  et gérer les ressources en eau. L’hydrogéologie permet aussi
d’identifier et de prévenir les sinistres lors de grands travaux  d’aménagement.
Cet ouvrage présente les notions fondamentales (cycle de  l’eau, différents types d’aquifères, qualité des eaux…) et les  outils et méthodes indispensables à toute étude hydrogéologique.  Cette cinquième édition actualisée offre une approche pluridisciplinaire des applications  et enjeux de l’hydrogéologie.
Un lexique  anglais-français et français-anglais de 900 entrées qui rassemble  les principaux termes employés en hydrogéologie complète l'ouvrage.