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Les eaux sou­ter­raines kars­tiques re­quierent une éva­lua­tion de la géo­lo­gie en 3D. KARSYS est une ap­proche dé­duc­tive ba­sée sur la géo­lo­gie du site et sur des prin­cipes hy­drau­liques gou­ver­nant la kars­ti­fi­ca­tion. Sur un site dé­fi­ni, l’approche se dé­ploie en 4 étapes : (i) iden­ti­fi­ca­tion des pro­prié­tés kars­tiques des aqui­fères, (ii) éta­blis­se­ment d’un mo­dèle géo­lo­gique 3D des uni­tés aqui­fères, (iii) éta­blis­se­ment d’un mo­dèle hy­dro­géo­lo­gique 3D des aqui­fères par in­té­gra­tion des don­nées hy­dro­lo­giques et (iv) iden­ti­fi­ca­tion et dé­li­mi­ta­tion des sys­tèmes d’écoulement.
Elle abou­tit :

• à la dé­li­mi­ta­tion des bas­sins des sources;
• à l’évaluation du vo­lume de la ré­serve d’eau sou­ter­raine;
• à une es­quisse du che­mi­ne­ment de l’eau sous terre.

Vi­sual­KAR­SYS est un ser­vice en ligne gra­tuit per­met­tant de construire et de vi­sua­li­ser les mo­dèles KARSYS.

Karst­MOD (mo­dèles hy­dro­lo­giques et hy­drau­liques) per­met de si­mu­ler la dy­na­mique des eaux sou­ter­raines de ma­nière quan­ti­ta­tive, et ain­si d’évaluer la re­charge (in­fil­tra­tion ef­fi­cace), le sto­ckage, et le dé­bit d’un ou de plu­sieurs exutoire(s) en par­ti­cu­lier.

L’ISSKA ap­plique des mé­thodes et ou­tils pour l’étude de la vul­né­ra­bi­li­té des eaux sou­ter­raines, la dé­li­mi­ta­tion des zones de pro­tec­tion et la re­cherche de sources de pol­lu­tion.

En col­la­bo­ra­tion avec d’autres par­te­naires spé­cia­li­sés, l’ISSKA offre des so­lu­tions pour la pros­pec­tion et l’exploitation des eaux sou­ter­raines in­cluant une ana­lyse des dé­bits des sources et la si­mu­la­tion des écou­le­ments sous dif­fé­rents scé­na­rios (mé­téo­ro­lo­giques, im­pacts an­thro­piques, stra­té­gies d’exploitations).

L’ISSKA pro­pose des dé­marches spé­ci­fiques pour l’évaluation des dan­gers que re­pré­sente le karst pour dif­fé­rentes construc­tions et ac­ti­vi­tées.

Génie civil et karst

Lors d’une construc­tion, par­ti­cu­liè­re­ment les sou­ter­raine (tun­nels, ga­le­ries, ré­ser­voirs…) le mi­lieu kars­tique peut re­pré­sen­ter un pro­blème pour l’ouvrage (vide im­pré­vu, eau sous pres­sion et en grande quan­ti­té, pré­sence de sé­di­ments peu conso­li­dés). Grâce à la mé­thode Karst ALEA, l’ISSKA peut pré­dire les dan­gers po­ten­tiels, pro­po­ser des me­sures de pro­tec­tion pour les mi­ni­mi­ser et des re­com­man­da­tions pour les gé­rer au cas où un pro­blème in­ter­vient.

Eoliennes et karst

L’ISSKA dé­ve­loppe des mé­thodes pour éva­luer et ac­com­pa­gner l’implantation de mats éo­liens en ré­gions kars­tiques. Le but est de mi­ni­mi­ser les dan­gers du karst pour la sta­bi­li­té des in­fra­struc­tures. Une bro­chure d’information sur cette pro­blé­ma­tique a été édi­tée par la SSS.

Infiltrations

En mi­lieu kars­tique ur­bain, la re­com­man­da­tion fé­de­rale d’infiltration des eaux grises (eaux de toits et de routes) est pro­blé­ma­tique dans la me­sure où ces in­fil­tra­tions tendent à pro­duire des ef­fon­dre­ments. L’ISSKA peut éta­blir des cartes de dan­gers d’effondrements et des éva­lua­tions à l’échelle de la par­celle. En cas d’effondrement des re­com­man­da­tions ci­blées peuvent être dé­li­vrées.

Au cas où des sites d’infiltration sont re­te­nus, l’ISSKA peut dé­li­vrer des re­com­man­da­tions sur les condi­tions et les dé­bits d’eau in­fil­trables.

Dangers d’effondrement

Le sous-sol kars­tique ren­ferme de nom­breuses ca­vi­tées, par­fois si­tuées re­cou­verte par une faible épais­seure de ter­rain. Il n’est donc pas rare que des ef­fon­dre­ments se pro­duisent. L’ISSKA peut éta­blir des cartes de dan­gers d’effondrements et des éva­lua­tions à l’échelle de la par­celle.

Géothermie

Les spé­ci­fi­ci­tés du karst peuvent conduire à un mau­vais di­men­sion­ne­ment de pro­jets géo­ther­miques. En ef­fet, en rai­son de l’importante cir­cu­la­tion d’air et d’eau, les mas­sifs kars­tiques sont plus froids que les autres types de mi­lieux. Tou­te­fois les sources kars­tiques drainent la cha­leur géo­ther­mique et re­pré­sentent des res­sources in­té­res­santes. L’ISSKA dis­pose d’une ex­per­tise unique qui per­met d’éva­luer le po­ten­tiel éner­gé­tique et la stra­té­gie d’exploitation géo­ther­mique en ré­gion car­bo­na­tée.

L’ISSKA peut éta­blir des cartes de pres­crip­tion pour l’implantation de sondes géo­ther­miques en fonc­tion de cri­tères de vul­né­ra­bi­li­té des eaux sou­ter­raines.

La construc­tion d’ouvrages et di­verses ac­ti­vi­tées hu­maines (tun­nels, ga­le­ries, routes, éo­liennes, géo­ther­mie, in­fil­tra­tions d’eaux grises, etc.) peuvent in­duire des im­pacts sur le mi­lieu kars­tique. L’ISSKA est spé­cia­li­sé pour les éva­luer et les mi­ni­mi­ser, confor­me­ment à l’Ordonnance re­la­tive à l’étude de l’impact sur l’environnement (OEIE).

L’ISSKA a de­ve­lop­pé une sé­rie d’outils et de mé­thodes pour de telles éva­lua­tions (Vi­sual KARSYS, Karst ALEA et autres).

Impact sur les eaux souterraines

En mi­lieu kars­tique la qua­si to­ta­li­té des eaux de pluie s’infiltre dans le sous-sol et tran­site en quelques jours à quelques se­maines vers les sources qui ali­mentent les ri­vières. Les amé­na­ge­ments et ou­vrages peuvent mo­di­fier le ré­gime, le che­mi­ne­ment et la qua­li­té des eaux. Ces mo­di­fi­ca­tions peuvent être cri­tiques pour les cap­tages d’eau po­table, les ri­vières et la faune aqua­tique sou­ter­raine. L’ISSKA peut éva­luer ces im­pacts et cher­cher des so­lu­tions pour les mi­ni­mi­ser.

Impact sur la faune souterraine

Le mi­lieu sou­ter­rain abrite une faune spé­ci­fique et va­riée in­cluant plu­sieurs es­pèces en­dé­miques. Les ha­bi­tats sou­ter­rains sont très stable car peu connec­tés aux va­ria­tions ex­té­rieures (cli­mat, ur­ba­ni­sa­tion, etc.). Par contre leurs ha­bi­tants sont eux très sen­sibles aux chan­ge­ments. L’ISSKA peut éva­luer la faune pré­sente, la sen­si­bi­li­té des ha­bi­tats et les in­fluences po­ten­tielles ou ef­fec­tives d’un pro­jet d’amenagement ou de construc­tion.

Impact sur le climat souterrain

La tem­pé­ra­ture sous terre est presque constante et l’air y est hu­mide (>98%) toute l’année. Toute per­tur­ba­tion de ces condi­tions cli­ma­tiques au­ra un im­pact sur la grotte, la faune et les éven­tuels ob­jets ar­chéo­lo­giques qui s’y trouvent. L’atmosphère sou­ter­raine est sou­vent en­ri­chie en CO₂ et en ra­don, ce qui peut po­ser des pro­blèmes en cas de pré­sence pro­lon­gée (p.ex. fouilles ar­chéo­lo­giques, vi­sites tou­ris­tiques). L’ISSKA connait et me­sure les ca­rac­té­ris­tiques du cli­mat sou­ter­rain et peut ain­si éva­luer l’impact d’un pro­jet d’amenagement ou de construc­tion.

Impact sur le paysage karstique

Le pay­sage kars­tique re­pré­sente un pa­tri­moine re­con­nu par­tout à tra­vers le monde (18 sites ins­crits au pa­tri­moine mon­dial de l’UNESCO et de nom­breux sites ins­crits à l’inventaire fé­de­ral des pay­sage). En Suisse, do­lines, la­piés et grottes ne sont sou­vent pas in­ven­to­riés ex­pli­ci­te­ment bien qu’il fassent par­tie des ob­jets par­ti­cu­liers du pa­tri­moine na­tu­rel. L’ISSKA peut iden­ti­fier ces ob­jets, les éva­luer et cher­cher des so­lu­tions pour mi­ni­mi­ser les im­pacts po­ten­tiels.

La mé­thode Karst ALEA a été dé­ve­lop­pée spé­ci­fi­que­ment pour éva­luer les pro­blèmes que le mi­lieu kars­tique pose lors de la construc­tion d’un ou­vrage ain­si que les im­pacts du pro­jet sur l’environnement. Elle per­met de pré­dire la po­si­tion et les ca­rac­té­ris­tiques des ca­vi­tés kars­tiques dans un mas­sif cal­caire. 

Elle sert aus­si de base à l’établissement de cartes de dan­gers d’effondrements.

Lien vers mé­thodes ap­pli­quées Karst ALEA