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# Géophysique appliquée aux formations superficielles.
13ème colloque GEOFCAN

Nolwenn Lesparre, Roger Guérin

► To cite this version:

Nolwenn Lesparre, Roger Guérin. Géophysique appliquée aux formations superficielles. 13ème colloque GEOFCAN. 13ème colloque GEOFCAN, 2024, 10.5281/zenodo.10473671. hal-04382208

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ACTES DU 13ÈME COLLOQUE
DE GÉOPHYSIQUE DES SOLS
ET DES FORMATIONS SUPERFICIELLES

ORGANISÉ PAR LE RÉSEAU
GEOFCAN

7-8 nov. 2023

Collège de l'école doctorale, Strasbourg, France

Co-organisé par les unités :

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École et observatoire

des sciences de la Terre

Université de Strasbourg

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

Institut Terre & Environnement

de Strasbourg | ITES | UMR 7063

de l'Université de Strasbourg

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

avec le soutien de :

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

Géosciences pour une Terre durable

brgm

URD
Institut de Recherche
pour le Développement
FRANCE

INRAO

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

SORBONNE
UNIVERSITÉ

université
PARIS-SACLAY

Ecce
Terra
Observatoire des Sciences de la Foyers
UPMC - INSEE

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

GEOREVA

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

Université

de Strasbourg

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

<figure><img src="image_13.png" /></figure>
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# Table des matières

<table><tr><td>Remerciements</td><td>i</td></tr><tr><td>Comité d'organisation</td><td>ii</td></tr><tr><td>Comité scientifique</td><td>iii</td></tr><tr><td>Avant-propos</td><td>iv</td></tr><tr><td>Bilan du colloque</td><td>v</td></tr><tr><td>Prix Geofcan</td><td>vi</td></tr><tr><td>Programme</td><td>1</td></tr><tr><td>Évaluer les risques naturels et anthropiques</td><td>9</td></tr><tr><td>De l'intérêt des mesures de polarisation provoquée en compléments des mesures électriques pour l'étude des glissements de terrain, cas d'études dans les alpes françaises., Carrier Aurore [et al.]</td><td>9</td></tr><tr><td>Relation entre paléo-chenaux et processus d'érosion interne autour des digues de protection contre les inondations, Girolami Laurence [et al.]</td><td>14</td></tr><tr><td>Utilisation des fibres optiques télécom pour la caractérisation géotechnique à haut rendement du sous-sol urbain à partir des ondes de surface, Leroy Matéo [et al.]</td><td>18</td></tr><tr><td>Évaluation géophysique de la géométrie et de la vulnérabilité d'un système d'une an-thropisé : cas de Soliman (Bassin Mediterranee), Ayari Sana [et al.]</td><td>22</td></tr><tr><td>Evolution de la saturation en eau d'une paroi calcaire soumise à un feu, Verdet Cécile [et al.]</td><td>26</td></tr><tr><td>Numerical study of the pressure disturbances due to well injections, Vallier Bérénice [et al.]</td><td>30</td></tr><tr><td>Utilisation des méthodes diffusives pour la détection de cavité, Dubois Frederic [et al.]</td><td>34</td></tr></table>
## Imager des structures cachées par le temps (archéogéophysique, sites industriels) 39

Détection et caractérisation d'anciennes décharges cotières : étude de cas en côte Normande avec les méthodes électrique et électromagnetique, Nouveau Marie [et al.] 39

Utilisation du géoradar pour la détection de vestiges archéologiques en ville : deux cas d'étude suivis de tranchées de diagnostic, Fores Benjamin [et al.] 44

La polarisation provoquée des particules métalliques : retours d'expériences de terrain et en laboratoire, Kessouri Pauline [et al.] 48

Enseigner le traitement de données radar de sol par feuilles de calcul Jupyter: applications en archéologie, Saintenoy Albane [et al.] 52

Mesures magnétiques multi-échelles au sol et en drone pour l'exploration de la proche-surface, Gavazzi Bruno [et al.] 56

## Comprendre les processus de la zone critique 61

Influence de l'abattage d'arbres sur le comportement hydrique du massif de Lascaux, Lar-canché Marie [et al.] 61

Caractérisation géophysique multi-méthodes et multi-échelles de la zns des calcaires hétérogènes de Beauce, Ryckebusch Clémence [et al.] 66

Géophysique périgraciaire pour identifier les compartiments hydrogéologiques et leurs con-nexions, Valois Rémi [et al.] 70

Suivi pluriannuel par tomographie Électrique d'une parcelle forestière (Forêt de Barbeau, Seine-et-Marne, France), Pessel Marc [et al.] 74

Utilisation de la géophysique de proche-surface pour étudier les écosystèmes forestiers, Loiseau Bertille [et al.] 78

Déterminer les flux d'eau en proche surface grâce aux chroniques de température à différentes profondeurs sur deux sites d'études, Harrouet Titouan [et al.] 82

Propriétés du régolite à l'observatoire de la zone critique de Berambadi (Inde) par combinai-son de tomographie de résistivité électrique (ERT) et audio-magnéto-tellurique (AMT), Sail-hac Pascal [et al.] 86

Calibration d'un modèle hydrologique à l'aide de mesures de résonance magnétique pro-tonique, Gru Guillaume [et al.] 90

Apport des méthodes RMP et TDEM à l'évaluation des ressources en eau disponibles pour l'irrigation en climat semi-aride - cas de Birni N'Konni, Nouhou Chaweye Yacouba [et al.] 94

Prédiction de la profondeur des eaux souterraines pour l'optimisation des ouvrages d'hydraulique pastorale dans le Sahel : application des méthodes géophysiques RMP et TDEM, Issoufou Ousmane Boukari [et al.] 98
<table>
  <tbody>
    <tr>
      <td>Évaluation préliminaire par tomographie électrique de la continuité des bancs de grès et du potentiel hydrogéologique associé au niveau du bassin versant de Kamech (Tunisie), Hamrouni Montassar [et al.]</td>
      <td>102</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Mesurer le potentiel spontané électrique en milieu forestier pour observer les échanges hydriques dans le continuum subsurface-végétation-atmosphère, Lesparre Nolwenn [et al.]</td>
      <td>106</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Profondeur de l'interface eau douce - eau salée à partir du Time-Domain Électro-Magnétisme (TDEM) et de l'approche hydrostatique de Ghyben-Herzberg au sud du plateau de Sakete et de sa plaine littorale (Bénin), N'Tcha Tchantipé [et al.]</td>
      <td>110</td>
    </tr>
    <tr>
      <td><strong>Relier les propriétés géophysiques aux paramètres physico-chimiques</strong></td>
      <td><strong>115</strong></td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Modélisation pétrophysique des processus de biodégradation, Zohoré Urie [et al.]</td>
      <td>115</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Le prospecteur doit-il prendre en compte la polarisation électrique dans la gamme de fréquence 10 khz-100 khz ?, Tabbagh Alain [et al.]</td>
      <td>120</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Contribution des sondages par résonance magnétique protonique (RMP) à l'identi-fication des sites de forages productifs pour un développement de l'irrigation dans la basse terrasse du fleuve Niger, Abdou Mahaman Rabilou [et al.]</td>
      <td>124</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Identification des aquifères par imagerie géophysique en zone de montagne : cas des aquifères fracturés de Danane, ouest de la Côte d'Ivoire, Ouedraogo Moussa [et al.]</td>
      <td>128</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Caractérisation géophysique des zones cibles à une minéralisation aurifère a Douépleu (Danane, ouest de la Côte d'Ivoire), Ouedraogo Moussa [et al.]</td>
      <td>132</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Utilisation des méthodes géophysiques pour la caractérisation et le suivi de l'effet du biochar sur les propriétés de sols urbains, Pasquet Sylvain [et al.]</td>
      <td>136</td>
    </tr>
    <tr>
      <td><strong>Développer les outils d'analyse (modélisations, inversions, apprentissage machine...)</strong></td>
      <td><strong>141</strong></td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Le monitoring sismique pour la détermination de propriétés mécaniques de la proche surface le long de lignes à grande vitesse, Cunha Teixeira José [et al.]</td>
      <td>141</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>OhmPi v2024, résistivimètre open-source : derniers développements et monitoring hydrogéophysique, Watlet Arnaud [et al.]</td>
      <td>146</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Caractérisation de défauts le long de la plateforme ferroviaire par inversion de la dispersion des ondes de surface : cas d'étude le long de la LGV sud-est, Burzawa Audrey [et al.]</td>
      <td>150</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Inversion combinées de données électromagnétiques et électriques, Mohand-Saïd Ali [et al.]</td>
      <td>154</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>PyRefra - traitement et inversion de données de sismique réfraction, Zeyen Hermann [et al.]</td>
      <td>158</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Validation des anomalies magnétiques des filons de pegmatite sur des sections de tomographie électrique dans la commune de Ouesse (centre - Bénin), Yalo Nicaise [et al.]</td>
      <td>162</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
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GEOFCAN

Géophysique des Sols
et
des Formations Superficielles

REMERCIEMENTS

Le réseau GEOFCAN tient à remercier chaleureusement :

- les Observatoires de la Zone Critique : Application et Recherche (OZCAR), le projet TERRA FORMA, l'Observatoire des Sciences de l'Univers Ecce Terra Paris Centre (OSU Ecce Terra), l'Université de Strasbourg, le CNRS, le laboratoire Institut Terre & Environnement (ITES) de l'Université de Strasbourg et l'école et observatoire des sciences de la Terre (EOST) de l'Université de Strasbourg qui ont financé ce colloque,

- l'IRD qui a financé la venue d'étudiantes et étudiants des pays du Sud

- l'entreprise MDS qui a financé les prix pour gratifier les jeunes scientifiques,

- les membres du comité d'organisation (page ii) qui ont animé le colloque (des pré-inscriptions à la clôture), qui ont réalisé des relectures et qui ont modéré les différentes sessions

- les membres du comité scientifique (page iii) qui ont relayé les informations auprès de leurs collègues, et de leurs étudiantes et étudiants, qui ont réalisé des relectures en peu de temps,

- les auteurs et autrices pour leur participation,

- Bruno GAVAZZI (ENEREX) ainsi que Marine STOLL et Andrea INGUSCI de l'université de Strasbourg représentant l'initiative pépite Etena (https://etena.u-strasbg.fr/) structure d'accompagnement et de sensibilisation à l'entrepreneuriat sur le territoire alsacien, pour leur participation à la table ronde sur les partenariats publics-privés,

- les associations et sociétés savantes qui ont relayés l'annonce du colloque : l'AGAP Qualité, l'Association Française pour l'Étude du Sol (AFES), le Comité Français de Géologie de l'Ingénieur et de l'Environnement (CFGI), le Comité Français de Mécanique des Roches (CFMR), le Comité Français de Mécanique des Sols et de Géotechnique (CFMS), le Groupe des Méthodes Pluridisciplinaires Contribuant à l'Archéologie (GMPCA), la Société Géologique de France (SGF).
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GEOFCAN

Géophysique des Sols
et
des Formations Superficielles

COMITE D'ORGANISATION

Nolwenn LESPARRE Université de Strasbourg, ITES, Strasbourg

Jean-François GIRARD Université de Strasbourg, ITES, Strasbourg

Yves ARMANDO Université de Strasbourg, ITES, Strasbourg

Roger GUÉRIN Sorbonne Université, METIS, Paris

Fawzia ASFIRANE BRGM, Orléans

Henri ROBAIN IRD, iEES, Paris

Marc PESSEL Université Paris Saclay, GEOPS, Orsay

Marie BOUCHER IRD, IGE, Niamey, Niger

Maud SEGER INRAE, Science du Sol, Orléans

Rémi CLEMENT INRAE, REVERSAAL, Lyon

REFERENCE EDITORIALE

Lesparre N., Guérin R., 2024. Géophysique appliquée aux formations superficielles. 13ème colloque GEOFCAN, Novembre 2023, à Strasbourg et à distance, France.
DOI : 10.5281/zenodo.10473671
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GEOFCAN

Géophysique des Sols et des Formations Superficielles

COMITE SCIENTIFIQUE

<table><tr><td>Agnès RIVIERE</td><td>Mines ParisTech, Centre de Géosciences, Fontainebleau</td></tr><tr><td>Albane SANTENOY</td><td>Université Paris Saclay, GEOPS, Orsay</td></tr><tr><td>Anatoly LEGTCHENKO</td><td>IRD, IGE, Grenoble</td></tr><tr><td>Aurélie THAVEAU</td><td>UXOMAP, Paris</td></tr><tr><td>Catherine TRUFFERT</td><td>IRIS Instruments, Orléans</td></tr><tr><td>Claude DOUSSAN</td><td>INRAE, EMMAH, Avignon</td></tr><tr><td>Colette SIRIEIX</td><td>Université de Bordeaux, I2M, Bordeaux</td></tr><tr><td>Coline MOLLARET</td><td>Université de Fribourg, Fribourg, Suisse</td></tr><tr><td>Cyril SCHAMPER</td><td>Sorbonne Université, METIS, Paris</td></tr><tr><td>Cyrille FAUCHARD</td><td>CEREMA, Rouen</td></tr><tr><td>Donatienne LEPAROUX</td><td>IFSTTAR, GeoEND Nantes</td></tr><tr><td>Erwan GLOAGUEN</td><td>INRS, Québec, Canada</td></tr><tr><td>Fayçal REJIBA</td><td>Sorbonne Université, METIS, Paris</td></tr><tr><td>Frédéric NGUYEN</td><td>Université de Liège, Liège, Belgique</td></tr><tr><td>Hakim GABTNI</td><td>CERTE, Tunis, Tunisie</td></tr><tr><td>Joséphine BOISSON</td><td>SNCF, Paris Saint Denis</td></tr><tr><td>Konstantinos CHALIKAKIS</td><td>Avignon Université, EMMAH, Avignon</td></tr><tr><td>Laurence JOUNIAUX</td><td>Université de Strasbourg, ITES, Strasbourg</td></tr><tr><td>Laurent GOURDOL</td><td>Université du Luxembourg, Luxembourg</td></tr><tr><td>Mahamadou KOITA</td><td>2iE, Ouagadougou, Burkina Faso</td></tr><tr><td>Marie NOUVEAU</td><td>Envisol, La Tour du Pin</td></tr><tr><td>Mathieu DARNET</td><td>BRGM, Orléans</td></tr><tr><td>Mathilde ADELINET</td><td>IFP School, Rueil-Malmaison</td></tr><tr><td>Muriel GASC</td><td>CEREMA, Aix-en-Provence</td></tr><tr><td>Nicaise YALO</td><td>Université d'Abomey-Calavi, Cotonou, Bénin</td></tr><tr><td>Pauline LE MAIRE</td><td>Cardem, Strasbourg</td></tr><tr><td>Sara BAZIN</td><td>Université Bretagne Occidentale, IUEM, Brest</td></tr><tr><td>Yannick FARGIER</td><td>Université Gustave Eiffel, Bron</td></tr></table>
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GEOFCAN

Géophysique des Sols
et
des Formations Superficielles

AVANT-PROPOS

Le réseau GEOFCAN (approche GEOphysique et structurale de l'organisation spatiale et du Fonctionnement des Couvertures pédologiques Anthropisés et Naturelles) est coordonné par cinq institutions suivantes : le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), l'Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'alimentation et l'Environnement (INRAE), l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Sorbonne Université, et l'Université Paris-Saclay.

Les membres du réseau rassemblent leurs compétences scientifiques et leurs moyens
techniques pour : (i) une meilleure connaissance des relations entre la constitution des
matériaux (nature et mode d'assemblage des constituants, espace poral) et leurs propriétés
physiques élémentaires, notamment celles qui entrent dans la constitution du signal donné,
par diverses méthodes géophysiques ; (ii) l'adaptation et au développement d'outils
géophysiques qui soient notamment adaptés à l'étude de la zone critique, des structures de
couvertures pédologiques et des transferts dont elles sont le siège, dans une large gamme de
contextes pédoclimatiques ; (iii) un renouvellement des méthodes d'étude du fonctionnement
des couvertures pédologiques autour d'un objectif général de spatialisation.

Les objectifs du réseau sont de : (i) organiser tous les 2 ans un colloque rassemblant la communauté internationale francophone de géophysique de proche surface et/ou environnementale, (ii) motiver/aider les jeunes géophysiciennes et géophysiciens (notamment les étudiantes et étudiants en master, les doctorantes et doctorants et les post-doctorantes et post-doctorants), (iii) fédérer la communauté internationale francophone de la géophysique de proche surface, (iv) soutenir des projets innovants.

Ce 13ème colloque fait notamment suite au 1er qui avait eu lieu à Bondy en 1997, et au 12ème
initialement prévu à Grenoble et qui a eu finalement lieu en ligne en 2021. Après le succès en
nombre de personnes suivant du dernier colloque en ligne, et en raison de la bonne situation
sanitaire actuelle, ce 13ème colloque est organisé en hybride pour combiner la possibilité
d'accès à distance pour les personnes éloignées, et l'occasion de se retrouver pour les
personnes pouvant venir à Strasbourg. Le choix de Strasbourg, capitale européenne, est lié au
pôle ancien et très actif en recherche et en formation en géophysique.

Roger GUÉRIN
Coordinateur de GEOFCAN
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GEOFCAN

Géophysique des Sols
et
des Formations Superficielles

BILAN DU COLLOQUE

Lors de la 13ème édition du colloque GEOFCAN, 25 présentations orales ont eu lieu, 32% d'entre elles ont été effectuées par des femmes et 44% par des étudiant·es. 11 posters ont été exposés, 45% ont été présentés par des femmes et 3% par des étudiant·es.

Ce colloque a rassemblé 78 personnes avec une proportion de 36% de femmes, cette proportion étant hétérogène en termes de catégories, en effet étaient présentes sur place lors de cette édition :

* 10 étudiant·es de Master ou en école d'ingénieur dont 50% de femmes,

* 11 doctorant·es dont 54% de femmes,

* 38 personnes du monde académique dont 29% de femmes,

* 7 personnes travaillant en entreprise dont 57% de femmes,

* 1 homme retraité.

Cette édition s'est réalisée au format hybride et 8 personnes du monde académique et 5 étudiant·es ont assisté en ligne au colloque. Parmi les personnes connectées en ligne, 2 femmes travaillant dans le monde académique étaient présentes et connectées depuis la France. Ces connexions à distances ont permis à 6 personnes de se connecter depuis la France, 1 depuis le Bénin, 2 depuis la Côte d'Ivoire, 3 depuis le Niger et 1 depuis la Tunisie.

Les institutions académiques françaises suivantes présentes au colloque sont : BRGM, CNRS, IFPSCHOOL, INRAE, INRAP, IRD, Institut polytechnique UniLaSalle, Université d'Avignon Université de Bordeaux, Université Gustave Eiffel, Université Paris-Saclay, Sorbonne Université, Université de Strasbourg.

Les entreprises présentes sont : ENEREX, IRIS Instruments, Georeva, SAGE, ENVISOL, UXOMAP

Enfin, la dimension internationale du colloque est reflétée par la présence de représentant·es venant de :

* Université de Mons (Belgique)

* Luxembourg Institute of Science and Technology (Luxembourg)

* Université de Fribourg (Suisse)

* Centre des Recherche et Technologies des Eaux (Tunisie)

* Université d'Abomey-Calavi (Bénin)

* Université de Man (Côte d'Ivoire)

* Université Abdou Moumouni (Niger)
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GEOFCAN

Géophysique des Sols
et
des Formations Superficielles

PRIX JEUNE SCIENTIFIQUE MDS - Le Matériel de Sondage

Christophe NORGEOT, Président de
MDS - Le Matériel de Sondage

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Le prix GEOFCAN a été décerné à Clémence RYCKEBUSCH, doctorante à l'Université d'Orléans, affiliée au Bureau de Recherches Géologiques et Minières, et à l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans.
# Programme
GEOFCAN 2023 - Programme détaillé - en italique, présentations à distance

Mardi 7 Novembre

<table><thead><tr><td>Horaire</td><td>Titre</td><td>Auteurs et autrices</td><td>Affiliations</td></tr></thead><tbody><tr><td>08:30</td><td>Accueil</td><td></td><td></td></tr><tr><td>09:00</td><td>Évaluer les risques naturels et anthropiques (Asfirane Fawzia)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>09:00</td><td>Utilisation Des Fibres Optiques Telecom Pour La Caractérisation Geotechnique A Haut Rendement Du Sous-Sol Urbain A Partir Des Ondes De Surface</td><td>Leroy Matéo (1), Gaudot Ianis (1), Bitri Adnand (1), Bretaudeau François(1)</td><td>1 - BRGM (France)</td></tr><tr><td>09:18</td><td>Utilisation des methodes diffusives pour la detection de cavites</td><td>Dubois Frederic (1), Bourgeois Bernard, Darnet Mathieu</td><td>1 - BRGM (France)</td></tr><tr><td>09:36</td><td>Relation Entre Paléo-Chenaux Et Processus D'érosion Interne Autour Des Digues De Protection Contre Les Inondations</td><td>Girolami Laurence (1) (2), Barde-Cabusson Stephanie(3), Ghorbani Ahmad(3), Vaudelet Pierre(3), Revil Andre(4), Valois Remil(5), Vella Claude(6), Carozza Jean-Michel(7), Burgat Jules(8), Chaouch Naïm(8), Nicoleau Frederic(9), Bonelli Stephane(8)</td><td>1 - RECOVER (France); 2 - GéoHydrosystèmes Continentaux ; 3 - NAGA Geophysics ; 4 CNRS ; 5 - EMMAH ; 6 - CEREGE ; 7 - LIENSs ; 8 RECOVER ; 9 - Syndicat Mixte du Bassin Versant de l'Agly</td></tr><tr><td>09:54</td><td>Evolution De La Saturation En Eau D'une Paroi Calcaire Soumise A Un Feu</td><td>Verdet Cecile (1), Salmon Fabien (1), Colette Sirieix (1), Sylvain Matteo (1), Lacanette Delphine (1)</td><td>1 - Université de Bordeaux, CNRS, Arts et Metiers Institute of Technology, Bordeaux INP, INRAE, I2M (France)</td></tr><tr><td>10:12</td><td>Numerical study of the pressure disturbances due to well injections</td><td>Vallier Berenice (1), Toussaint Renaud (1) (2), Fahs Marwan (1), Baujard Clement (3), Genter Alber (3), Flekkøy Eirik Grude (2), Måløy Knut Jørgen (2)</td><td>1 - Institut Terre Environnement Strasbourg (France), 2 - Porelab, University of Oslo (Norvège), 3 - ES Géothermie (France)</td></tr><tr><td>10:30</td><td>Pause café</td><td></td><td></td></tr><tr><td>11:00</td><td>Imager des structures cachées par le temps (archéogéophysique, sites industriels) (Guérin Roger)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>11:00</td><td>Mesures Magnétiques Multi-Échelles Au Sol Et En Drone Pour L'exploration De La Proche-Surface</td><td>Gavazzi Bruno (1), Bertrand Lionel (1), Goupil Margaux (1)</td><td>1 - ENEREX (France)</td></tr><tr><td>11:18</td><td>Enseigner Le Traitement De Données Radar De Sol Par Feuilles De Calcul Jupyter: Applications En Archéologie</td><td>Saintenoy Albane (1), Leger Emmanuel (1), Lambert Remi (1), Carrière Pierre (1)</td><td>1 - Géosciences Paris Saclay (France)</td></tr><tr><td>11:36</td><td>Utilisation Du Georadar Pour La Detection De Vestiges Archeologiques En Ville : Deux Cas D'etude Suivis De Tranchees De Diagnostic</td><td>Fores Benjamin (1), Hulin Guillaume (1) (2), Devevey Frederic (1), Paez-Rezende Laurent (1)</td><td>1 - Institut National de Recherches Archeologiques Preventives (France), 2 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Solos</td></tr><tr><td>11:54</td><td>La Polarisation Provoquee Des Particules Metalliques : Retours D'experiences De Terrain Et En Laboratoire</td><td>Kessouri Pauline (1), Ryckebusch Clemence (1), Rahamani Mohammed (1)</td><td>1 - Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (France)</td></tr><tr><td>12:30</td><td>Déjeuner</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
Mardi 7 Novembre

<table><thead><tr><td>Horaire</td><td>Titre</td><td>Auteurs et autrices</td><td>Affiliations</td></tr></thead><tbody><tr><td>13:30</td><td>Posters</td><td></td><td></td></tr><tr><td>13:30</td><td>De l'interet des mesures de polarisation provoquee en complements des mesures electriques pour l'étude des glissements de terrain, cas d'études dans les alpes françaises.</td><td>Carrier Aurore (1) (2), Meric Ombeline, Bottelin Pierre</td><td>1 - Société Alpine de Géotechnique [Gières] (France), 2 - Association Développement recherche Glissements de Terrain (France)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Évaluation geophysique de la geometrie et de la vulnerabilite d'un systeme dunaire anthropise : cas de soliman (bassin mediterranee)</td><td>Ayari Sana (1), Gabtni Hakim (1)</td><td>1 - Laboratoire Géressource, LR15CERTE01, Centre de Recherches et des Technologies des Eaux de Borj Cédria, CERTE, 8020, Soliman, Tunisie (Tunisie)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Détection et caractérisation d'anciennes décharges cotières : étude de cas en côte normande avec les méthodes électrique et électromagnetique</td><td>Nouveau Marie (1), Cavalcante Fraga Luis Henrique (2)</td><td>1 - ENVISOL (France), 2 - UMR CNRS 6143 M2C (France)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Proprietes du regolite a l'observatoire de la zone critique de berambadi (Inde) par combinaison de tomographie de resistivite electrique (ERT) et audio-magneto-tellurique (AMT)</td><td>Sailhac Pascal (1), Harrouet Titouan (1), Robain Henri 2), Camerlynck Christian (3), Baud Benjamin (4), Amelin Julien (5), Ruiz Laurent (6), Sekhar Muddu (7), Anbazhagan Panjamani (5), Riotte Jean (8)</td><td>1 - Géosciences Paris Saclay (France), 2 - Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (France), 3 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (France), 4 - Hydosciences Montpellier (France), 5 - Indian Institute of Science [Bangalore] (Inde), 6 - Sol Agro et hydrosystème Spatialisation (France), 7 - Indo-French Cell for Water Sciences (Inde), 8 - Géosciences Environnement Toulouse (France)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Calibration d'un modèle hydrologique à l'aide de mesures de résonance magnétique protonique</td><td>Gru Guillaume (1), Lesparre Nolwenn (1), Ackerer Philippe (1), Belfort Benjamin (1), Girard Jean-Francois (1)</td><td>1 - Institut Terre Environnement Strasbourg (France)</td></tr></tbody></table>
Mardi 7 Novembre

<table><thead><tr><td>Horaire</td><td>Titre</td><td>Auteurs et autrices</td><td>Affiliations</td></tr></thead><tbody><tr><td>13:30</td><td>Posters</td><td></td><td></td></tr><tr><td>13:30</td><td>Mesurer le potentiel spontane électrique en milieu forestier pour observer les échanges hydriques dans le continuum subsurface-vegetation-atmosphère</td><td>Lesparre Nolwenn (1), Matthey Pierre-Daniel (1), Hernandez Alain (1), Bonal Damien (2), Carrière Simon (3), Koffi Haldan, Elie Bertrand (1), Ackerer Philippe (1), Marquis Guy (1), Jouniaux Laurence (1), Jougnot Damien (3), Belfort Benjamin (1)</td><td>1 - Institut Terre Environnement Strasbourg (France), 2 - SILVA (France), 3 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (France)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Profondeur de l'interface eau douce - eau salee a partir du time domain electromagnetism (tdem) et de l'approche hydrostatique de ghyben-herzberg au sud du plateau de sakete et de sa plaine littorale (benin)</td><td>N'tcha I (1), Yalo Nicaise (1), Alassane A. (1), Boucher Marie (2), Alle C. (3), Elegbede B. (3)</td><td>1 - Laboratoire d'Hydrologie Appliquée, Université d'Abomey-Calavi (Bénin), 2 - IRD Représentation du Niger (Niger), 3 - Institut National de l'Eau (Bénin)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Le prospecteur doit-il prendre en compte la polarisation électrique dans la gamme de fréquence 10 khz-100 khz ?</td><td>Tabbagh Alain (1), Simon François-Xavier (2), Vitale Quentin (3)</td><td>1 - Métis (France), 2 - INRAP, 3 - EVEHA</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Utilisation des méthodes géophysiques pour la caractérisation et le suivi de l'effet du biochar sur les propriétés de sols urbains</td><td>Pasquet Sylvain (1) (2), Thiesson Julien (1), Bodet Ludovic (1), Jougnot Damien (1), Vasconez Marco (1), Laden Alicia (1), Guerin Roger (1), Querea Katell (1), Delarue Frederic (1)</td><td>1 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (France), 2 - Observatoire des sciences de l'univers Ecce Terra [Paris] (France)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Ohmpi v2024, résistivimètre open-source : derniers développements et monitoring hydrogéophysique</td><td>Watlet Arnaud (1), Clement Remi, Blanchy Guillaume, Camus François, Dubois Vivien, Fargier Yannick, Forquet Nicolas, Guyard Hélène, Imig Arnold-Fred, Quatela Valérie, Kaufmann Olivier</td><td>1 - Université de Mons (20, place du Parc, B7000 Mons Belgique)</td></tr><tr><td>13:30</td><td>Pyrefra - traitement et inversion de donnees de sismique refraction</td><td>Zeyen Hermann (1), Leger Emmanuel (1)</td><td>1 - Géosciences Paris Saclay (France)</td></tr><tr><td>15:00</td><td>Table ronde : Partenariats publics-privé (J.F. Girard)</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Andrea Ingusci réseaux Fablab</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Marine Stoll Pépite Etena.</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>1/ Les relations recherche / entreprise pendant la thèse:</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>- les projets collaboratifs, thèses Cifre</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>- de la thèse à la start-up, Bruno Gavazzi de chez Enerex</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>- opportunité jeunes chercheurs / international</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>2/ Les opportunités avant et pendant la thèse :</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>- le dispositif fablab à l'université de Strasbourg</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Conclusions : création du fablab de l'EOST en 2023-2024 donnant accès aux plateformes instrumentales et analytiques de l'EOST/ITES.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>16:30</td><td>Pause café</td><td></td><td></td></tr><tr><td>17:00</td><td>Visite des musées de l'EOST</td><td></td><td></td></tr><tr><td>19:30</td><td>Dîner de Gala Pavillon Joséphine Parc de l'orangerie</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
Mercredi 8 novembre

<table><thead><tr><td>Horaire</td><td>Titre</td><td>Auteurs et autrices</td><td>Affiliations</td></tr></thead><tbody><tr><td>8:30</td><td>Comprendre les processus de la zone critique (Seger Maud)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>8:30</td><td>Caracterisation geophysique multi-methodes et multi-echelles de la zns des calcaires heterogenes de beauce</td><td>Ryckebusch Clemence (1) (2), Baltassat Jean-Michel (1), Deparis Jacques (1), Kessouri Pauline (1), Legchenko Anatoly (3), Amraoui Nadia (1), Abbas Mohamad (2), Azaroual Mohamed (1) (2)</td><td>1 - Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (France), 2 - Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - UMR7327 (France), 3 - Institut des Géosciences de l'Environnement (France)</td></tr><tr><td>8:48</td><td>Déterminer les flux d'eau en proche surface grâce aux chroniques de température à différentes profondeurs sur deux sites d'études</td><td>Harrouet Titouan (1), Leger Emmanuel (1), Sailhac Pascal (1), Zeyen Hermann <Hermann.Zeyen@J-Psd.Fr> (1), Lambert Remi (1), Maugis Pascal (2), Riviere Agnes (3)</td><td>1 - Géosciences Paris Saclay (France), 2 - Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (France), 3 - Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris) (France)</td></tr><tr><td>9:06</td><td>Geophysique periglaciaire pour identifier les compartiments hydrogeologiques et leurs connexions</td><td>Valois Rémi (1), Navarro Gonzalo (2) (3), Buvat Solene (4), Bresciani Etienne (2)</td><td>1 - Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes (France), 2 - Centro de Estudios Avanzados en Zonas Aridas (Chili), 3 - Universidad de La Serena (Chili), 4 - Université Clermont Auvergne (France)</td></tr><tr><td>9:24</td><td>Évaluation preliminaire par tomographie électrique de la continuite des bancs de grès et du potentiel hydrogeologique associé au niveau du bassin versant de kamech (tunisie)</td><td>Hamrouni Montassar (1), Hamrouni Mohamed, Gabtni Hakim, Coulouma Guillaum, Azaiez Hajer, Raclot Damien, Kortas Oussama, Hamdi Radhouane</td><td>1 - Centre de Recherche et Technologies des Eaux (Tunisie)</td></tr><tr><td>9:42</td><td>Prédiction de la profondeur des eaux souterraines pour l'optimisation des ouvrages d'hydraulique pastorale dans le sahel : application des méthodes géophysiques rmp et tdem</td><td>Issoufou Ousmane Boukari (1), Abdou Mahaman Rabilou (1), Nouhou Chaweye Yacouba (1), Nazoumou Yahaya (1), Favreau Guillaume (2), Boucher Marie (2), Lechenko Anatoly (2), Abdou Babaye Maman Sani (3)</td><td>1 - Département de Géologie, Faculté des Sciences et Techniques, Université Abdou Moumouni, Niamey, Niger (Niger), 2 - Univ. Grenoble Alpes, IRD, CNRS, Grenoble INP, IGE, 38000 Grenoble, France (France), 3 - Département de Géologie, Faculté des Sciences et Techniques, UMR SERMUG, Université Dan Dicko Dan Koulodo, Maradi, Niger (Niger)</td></tr><tr><td>10:00</td><td>Pause café</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
Mercredi 8 novembre

<table><thead><tr><td>Horaire</td><td>Titre</td><td>Auteurs et autrices</td><td>Affiliations</td></tr></thead><tbody><tr><td>10:30</td><td colspan="3">Comprendre les processus de la zone critique (Robain Henri)</td></tr><tr><td>10:30</td><td>Influence de l'abattage d'arbres sur le comportement hydrique du massif de lascaux</td><td>Larcanché Marie (1), Sirteix Colette (1), Domec Jean-Christophe (2), Salmon Fabien (1), Mateo Sylvain (1), Riss Joëlle (1), Perrin Stephane, Verdet Cecile (1)</td><td>1 - Institut de Mécanique et d'Ingénierie (France), 2 - Interactions Sol Plante Atmosphère (France)</td></tr><tr><td>10:48</td><td>Suivi pluriannuel par tomographie électrique d'une parcelle forestière (forêt de barbeau, seine-et-marne, france)</td><td>Pessel Marc (1), Delpierre Nicolas (1), Berveiller Daniel (1), Lambert Rémi (1), Léger Emmanuel (1), Morfin Alexandre (1), Vincent Gaëlle (1), Courtin Alexandra (1)</td><td>1 - Laboratoire Géosciences Paris-Sud (Université Paris-Sud, Laboratoire Géosciences Paris-Sud, Bâtiment 504, 91405 Orsay Cedex, FRANCE (France)</td></tr><tr><td>11:06</td><td>Utilisation de la géophysique de proche-surface pour étudier les écosystèmes forestiers</td><td>Loiseau Bertille (1), Carriere Simon (1), Jougnot Damien (1), Singha Kamini (2), Mary Benjamin (3), Delpierre Nicolas (4), Guerin Roger (1), Martin-St Paul Nicolas (5)</td><td>1 - Millieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrostèmes et les Sols (France), 2 - Colorado School of Mines (États-Unis), 3 - Geoscience Department (Italie), 4 - Ecologie Systématique et Evolution (France), 5 - Ecologie des Forêts Méditerranéennes (France)</td></tr><tr><td>11:24</td><td>Apport des méthodes RMP et TDEM à l'évaluation des ressources en eau disponibles pour l'irrigation en climat semi-aride - cas de Birni N'Konni</td><td>Nouhou Chaweye Yacouba (1), Boucher Marie (2), Nazoumou Yahaya (1), Favreau Guillaume (2), Abdou Mahaman Rabilou (1), Issoufou Ousmane Boukari (1), Legchenko Anatoly (2)</td><td>1 - Université Abdou Moumouni, Faculté des Sciences et Techniques, Département de Géologie, Niamey, Niger (Niger), 2 - Univ. Grenoble Alpes, IRD, CNRS, INRAE, Grenoble INP, IGE, Grenoble, France (France)</td></tr><tr><td>11:42</td><td>Geometric characterization of freshwater-saltwater interface in a poorly piezometered area. A case study of the upper aquifers of the agoényivé plateau in the sedimentary coastal basin of togo</td><td>Yomo Mawulolo (1) (2), Yalo Nicaise (3) (4), Gnazou M.T. (5) (6), Bleza A. (5) (6), Gnazou M.E. (5) (6), Siliman S. (7)</td><td>1 - West African Science Service Centre on Climate Change and Adapted Land use (WASCAL) (Bénin), 2 - Applied Hydrology and Environment Laboratory (Bénin), 3 - University of Abomey-Calavi (Bénin), 4 - Applied Hydrology Laboratory/National Water Institute (Bénin), 5 - Applied Hydrology and Environment Laboratory (Bénin), 6 - University of Lomé (Togo), 7 - Trevecca Nazarene University (États-Unis)</td></tr><tr><td>12:00</td><td colspan="3">Déjeuner</td></tr></tbody></table>
Mercredi 8 novembre

<table><thead><tr><th>Horaire</th><th>Titre</th><th>Auteurs et autrices</th><th>Affiliations</th></tr></thead><tbody><tr><td>13:00</td><td colspan="3">Relier les propriétés géophysiques aux paramètres physico-chimiques (Pessel Marc)</td></tr><tr><td>13:00</td><td>Modélisation pétrophysique des processus de biodégradation</td><td>Zohore Urie (1) (2), Jougnot Damien (1), Guerin Roger (1), Kessouri Pauline (2), Deparis Jacques (2)</td><td>1 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (France), 2 - Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (France)</td></tr><tr><td>13:18</td><td>Caracterisation geophysique des zones cibles a une miniralisation aurifere a souêpleu (danane, ouest de la cote d'ivoire)</td><td>Ouedraogo Moussa (1), Ouattara Zie 1), Sylla Ismaël (1), Diaby Abou Junior, Pessel Marc (2), Kamagate Bamory (3)</td><td>1 - Université de Man (Côte d'Ivoire), 2 - Université Paris Saclay (France), 3 - Université Nangui Abrogoua (Côte d'Ivoire)</td></tr><tr><td>13:36</td><td>Contribution des sondages par resonance magnétique protonique (RMP) a l'identification des sites de forages productifs pour un développement de l'irrigation dans la basse terrasse du fleuve niger</td><td>Rabilou Abdou Mahaman (1), Issoufou Ousmane Boukari, Nazoumou Yahaya, Boucher Marie, Favreau Guillaume Legchenko Anatoly</td><td>1 - Université Abdou Moumouni de Niamey (Niger)</td></tr><tr><td>13:54</td><td>Identification des aquiferes par imagerie geophysique en zone de montagne : cas des aquiferes fractures de Danane, ouest de la cote d'ivoire</td><td>Ouedraogo Moussa (1), Sylla Ismaël 1), Ouattara Zie (1), Diaby Abou junior (1), Pessel Marc (2), Kamagate Bamory (3)</td><td>1 - Université de Man (Côte d'Ivoire), 2 - Université Parsi-Saclay (France), 3 - Université Nangui Abrogoua (Côte d'Ivoire)</td></tr><tr><td>14:15</td><td colspan="3">Développer les outils d'analyse (modélisations, inversions, apprentissage machine...) (Lesparre Nolwenn)</td></tr><tr><td>14:15</td><td>Caracterisation de defauts le long de la plateforme ferroviaire par inversion de la dispersion des ondes de surface : cas d'étude le long de la lgv sud-est</td><td>Burzawa Audrey (1) (2), Bodet Ludovic (1), Dangeard Marine (2), Cunha Teixeira Jose (1) (2), Cardenas Julio (1), Sanchez Gonzalez Ramon (1) (3), Fonda Marie (2), Dhemaed Amine (2)</td><td>1 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (France), 2 - SNCF Réseau [La Plaine st Denis] (France), 3 - Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris (France)</td></tr><tr><td>14:33</td><td>Le monitoring sismique pour la determination de proprietes mecaniques de la proche surface le long de lignes a grande vitesse</td><td>Cunha Teixeira Jose (1) (2) (3), Bodet Ludovic (1), Hallier Amelie (2), Burzawa Audrey (1) (2), Dangeard Marine (2), Fonda Marie (2), Cardenas Julio (1), Sanchez Goonzalez Ramon (3), Gesret Alexandrine (3), Riviere Agnes (3), Dheamied Amine (2), Boisson Gaboriau Josephine (2)</td><td>1 - Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (France), 2 - SNCF Réseau [La Plaine st Denis] (France), 3 - Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris (France)</td></tr><tr><td>14:51</td><td>Inversion combinées de données électromagnétiques et électriques</td><td>Mohand-Saïd Ali (1), Marquis Guy (1), Girard J.F. (1)</td><td>1 - Institut Terre Environnement Strasbourg (France)</td></tr><tr><td>15:09</td><td>Validation des anomalies magnetiques des filons de pegmatite sur des sections de tomographie électrique dans la commune de uesse (centre - benin)</td><td>Yalo Nicaise (1), Kounika E. (1), Tchokpon K.G. (2), Goncalves T. (2), Zannou M. (2)</td><td>1 - Laboratoire d'Hydrologie Appliquée (Bénin), 2 - Office Béninois des Recherches Géologiques et Minières (Bénin)</td></tr><tr><td>15:30</td><td colspan="3">Pause café</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_23.png" /></figure>
Évaluer les risques naturels et
anthropiques
# DE L'INTERET DES MESURES DE POLARISATION PROVOQUEE EN COMPLEMENTS DES MESURES ELECTRIQUES POUR L'ETUDE DES GLISSEMENTS DE TERRAIN, CAS D'ETUDES DANS LES ALPES FRANÇAISES.

CARRIER AURORE<fnref n="1" />, MERIC OMBELINE<fnref n="2" />, BOTTELIN PIERRE<fnref n="1" />

## RESUME

La dynamique des glissements de terrain est étroitement liée à la distribution spatiale de la pression dans les pores, de la perméabilité et à la teneur en éléments argileux. Les matériaux non-argileux saturés et les argiles étant tout deux de très bons conducteurs, les méthodes électriques échouent souvent à les discriminer. Cet article présente des cas d'études pour lesquels la méthode de polarisation provoquée a permis d'identifier des zones imperméables/perméables sur des glissements de terrain. Une variable complémentaire pour discriminer les différents terrains est obtenue par la distribution des temps de relaxation via une acquisition en domaine temporel sur des temps suffisamment long. La méthode répétée dans le temps permet d'évaluer l'évolution de l'état hydrique des sols.

**Mots clés** : Géophysique, méthodes électriques, polarisation provoquée, classification automatique

## ABSTRACT

Landslides dynamic is related to the spatial distribution of pore pressure, hydraulic conductivity and clay content. Fully saturated clay-free materials and clays are both able to conduct the electrical current efficiently. As a consequence, standard direct current methods fail at distinguishing between them. This study presents case studies for which induced polarization has proven to be an efficient tool to identify impermeable/permeable materials within different types of landslides. The addition of the mean relaxation time variable, thanks to an acquisition performed on long enough duration time, enables to get a complementary useful information to discriminate the different materials. Time-lapse acquisitions provide information about the evolution of the hydrological state of the soils.

**Key words:** Geophysics, electrical methods, induced polarization, clustering

## INTRODUCTION

Les glissements de terrain représentent un des risques majeurs pour les infrastructures de montagne (Malet 2007). Leur surveillance, l'identification et la quantification des volumes instables ainsi que la compréhension des processus à l'origine de leur déstabilisation est donc un enjeu humain, politique et économique majeur.

Les fortes pluies et la fonte rapide de la neige au printemps amplifient fortement l'activité des glissements de terrain. Ce qui souligne l'importance des variations de teneur en eau et de pression d'eau dans les pores dans le déclenchement des glissements de terrain (Malet 2005). La distribution spatiale des zones perméables/imperméables (i.e. la distribution spatiale des zones argileuses/silteuses/limoneuses) au sein des glissements est par ailleurs un élément fondamental de compréhension de la dynamique évolutive de ces objets du fait de l'information apportée quant aux circulations de fluides.

Jusqu'à présent, les méthodes géophysiques et en particulier les méthodes électriques sont des outils efficaces dans la caractérisation des glissements de terrain (Gance 2016, Hellman 2017, Holmes 2020). Cependant, peu d'études se sont attachées à discriminer les zones imperméables des zones perméables (Marescot 2008, Revil 2020, Orozco 2022). Pour cela, les méthodes de polarisation provoquée (PP) s'avèrent être des outils prometteurs. A partir d'un modèle pétrophysique et de

<footnote n="1">¹ SAGE Ingénierie, Grenoble, FRANCE, a.carrier@sage-ingenierie.com</footnote>

<footnote n="2">² ADRGT, Grenoble, FRANCE, o.meric@adrgt.org</footnote>
données de laboratoire, Revil 2020 a déterminé la teneur en eau et la perméabilité dans un glissement de terrain argileux dans les alpes françaises. Orozco 2022 a quant à lui déterminé les propriétés hydrauliques des matériaux au sein d'un glissement de terrain à partir de mesures de polarisation provoquée dans le domaine temporel et fréquentiel. Il a notamment souligné l'importance de la prise en compte du contenu spectral des données de polarisation provoquée déjà mis en évidence par Gazoty 2012, Doetsch 2015 et Martin 2020.

Notre étude propose la réalisation de campagnes de polarisation provoquée (PP) en domaine temporel complémentaires aux campagnes des mesures de résistivité électrique sur des glissements de terrain affectant des infrastructures de montagnes pour différents contextes géologiques. Cette étude propose de tester la pertinence des informations complémentaires apportées par la PP, même sans connaissance préalable des mécanismes de polarisation à l'œuvre au sein des matériaux, par rapport à des mesures de résistivité classiques. Ces informations sont-elles utiles pour identifier des zones clés dans la dynamique des glissements de terrain ?

## METHODOLOGIE

Les données de polarisation provoquée sont acquises dans le cadre d'études réalisées par la SAGE ou l'ADRGT pour la sécurisation d'infrastructures de montagne menacées par des glissements de terrain.

Le protocole d'acquisition en domaine temporel utilise deux câbles séparés (un pour l'injection du courant et un pour la mesure de différences de potentiels) et un protocole d'acquisition en gradient multiple ou full range gradient (Zou 2020). Les protocoles sont optimisés pour être utilisés sur un terrameter LS2 (ABEM) à 8 canaux. Un contrôle qualité est réalisé sur les courbes de décroissances et les formes d'ondes sont enregistrées afin d'être vérifiées (Martin 2020). Les données négatives ou qui ne présentent pas une exponentielle décroissante sont systématiquement filtrées.

Les données obtenues sont inversées à l'aide des outils BERT et PyGIMLI (Rucker 2017, Martin 2020). Afin d'optimiser l'exploitation et l'interprétation des résultats, l'extraction de la constance de temps de relaxation peut être réalisée selon un modèle Cole Cole ou une décomposition de Debye (Gazoty 2012, Doetsch 2015, Nordsiek and Weller 2008, Tarasov et titov 2007). Une classification automatique (Gaussian Mixture Model) des résultats permet de mettre en évidence des groupes aux propriétés physiques similaires et de faciliter la lecture et l'interprétation des résultats.

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Fig 1 : Modèles de résistivité, chargeabilité normalisée et perméabilité (selon relation de Weller 2015) sur un cas d'étude de glissement de terrain dans des limons sur un substratum calcaire.</figcaption></figure>

## CAS D'ETUDES

### Etude de la structure de glissement de terrain

Plusieurs cas d'études anonymisés ont été réalisés sur des glissements de terrain affectant notamment des dépôts glaciaires de types moraines et limons sur divers substratums (fig 1). Pour ces cas d'études, la PP permet de mettre en évidence des cheneaux perméables dans les dépôts de surface qui n'étaient pas identifiés par l'utilisation des méthodes de résistivité électrique seules.
## Etude des circulations de fluides dans les glissements de terrain en time lapse

Plusieurs campagnes de mesures de PP ont été réalisées à différentes saisons sur le site de MontGombert (73) dans le cadre du projet européen POIA-MIROIR. Le glissement de terrain est constitué de schistes altérées et fracturés (fauchage des bancs subverticaux) reposant sur un substratum de schistes plus compact. Sur ce site, la comparaison des modèles obtenus par l'inversion time-lapse des mesures réalisées au printemps et à la fin de l'été permet de mettre en évidence des zones d'accumulation de fluides (fig 2). Dans ce cas, on note que les variations les plus importantes et significatives sont observées sur les variables de polarisation provoquée (chargeabilité normalisée et constante de temps de relaxation). Ces zones sont en accord avec les mesures de déformation obtenues par la méthode TSM basée sur la comparaison d'images optiques prises au cours du temps. Une classification automatique réalisée sur les variations des différents paramètres permet d'évaluer les volumes sensibles en jeu.

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>Fig 2 : Variations des modèles de résistivité (A), chargeabilité normalisée (B), constante de temps de relaxation (C) entre Mai et Septembre 2022 et résultats de la classification automatique des variations (D, F)des différentes variables en regard des déplacements de surface obtenus par la méthode TSM (Desrues 2022) (E). (Carrier et al. 2023 accepté Landslides)</figcaption></figure>

## CONCLUSIONS

Les études réalisées sur différents sites de glissements de terrain dans les Alpes ont permis de mettre en évidence l'intérêt de la méthode de polarisation provoquée (PP) comme complément des méthodes géophysiques classiques pour la caractérisation des glissements de terrain. La méthode permet notamment d'identifier des volumes imperméables au sein des masses glissées et de mieux comprendre la dynamique des écoulements au sein des glissements de terrain.

La réalisation de mesures PP à différentes dates permet aussi de mieux mettre en évidence les zones de circulation et d'accumulation de fluides et ainsi d'évaluer les volumes concernés. Cela apporte notamment des informations complémentaires afin de dimensionner les systèmes de protection des infrastructures.

L'apport de la méthode est particulièrement significatif pour identifier des éléments imperméables dans des contextes de matériaux saturés. Cependant, il faut noter que l'obtention d'un signal utilisable dans le cas de la PP en domaine temporel demande des précautions d'acquisition importantes (dédoublement des câbles et/ou protocoles adaptés, temps d'injection longs, bons contacts électriques ...) et des protocoles adaptés.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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# RELATION ENTRE PALÉO-CHENAUX ET PROCESSUS D'ÉROSION INTERNE AUTOUR DES DIGUES DE PROTECTION CONTRE LES INONDATIONS

GIROLAMI L.<fnref n="1" />, BARDE-CABUSSON S.<fnref n="2" />, GHORBANI A.<fnref n="2" />, VAUDELET P.<fnref n="2" />, REVIL A.<fnref n="3" />, VALOIS R.<fnref n="4" />, VELLA C.<fnref n="5" />, CAROZZA J.-M.<fnref n="6" />, BURGAT J.<fnref n="1" />, CHAOUCH N.<fnref n="1" />, NICOLEAU F.<fnref n="7" />, BONELLI S.<fnref n="1" />

## RÉSUMÉ

Parmi les processus d'érosion interne qui affectent les digues de protection, l'érosion des sols de fondation se manifeste en surface par l'apparition de sand-boils et de fontis, en bordure des digues, pendant les périodes de crue et de décrue, laissant présumer de mouvements de sol en profondeur en réponse aux écoulements internes initiés dans la fondation. Dans cet exposé, nous présenterons le résultat d'un travail pluridisciplinaire, basé sur l'observation géophysique, qui nous a permis de faire le lien entre l'histoire de la rivière (morphologie et détection de paléochenaux à quelques mètres de profondeur) et les processus d'érosion interne qui affectent les sols de fondation sur lesquels reposent les digues de protection.

Mots clés : Observation, érosion interne, polarisation provoquée, paléo-chenaux, imagerie géophysique,

## ABSTRACT

Among the internal erosion processes that affect the flooding protection dykes, the erosion of the underlying soils can be described as the appearance of sand-boils and sinkholes, at the vicinity of the dyke, during and following the flooding events, assuming that hydromorphodynamical processes are developed in response to internal flows initiated within the foundation. In this presentation, we present the result of a multidisciplinary work, based on geophysical observations, which allowed us to make the link between the history of the river (morphology and detection of paleochannels in few meters depth) and the internal erosion processes that affect the soils above which stand the flooding protection dikes.

Key words: Observation, internal erosion, induced polarization, paleochannels, geophysical imaging,

## INTRODUCTION

Dans ce travail, nous nous intéressons aux processus d'érosion interne qui affectent les sols de fondation sur lesquels reposent les digues de protection contre les inondations. Pendant les épisodes de crues et de décrues, de nombreuses signatures de surface sont répertoriées à proximité des digues (sand-boils, fontis, instabilités gravitaires; Figure 1), laissant présumer du développement de certains phénomènes physiques (fluidisation, liquéfaction, compaction, décompaction, colmatage) à faible profondeur dans les sols généralement constitués de dépôts fluviatiles grossiers très perméables. Contrairement aux ouvrages hydrauliques continuellement en charge, comme les barrages pour lesquels l'auscultation organisée et réglementée depuis plusieurs années permet le suivi continu des grandeurs physiques mesurables, les digues fluviales de protection (et leur fondation) souffrent d'un manque de système de surveillance adapté et établi. L'une des principales raisons de cette lacune est attribuée à la fréquence aléatoire des sollicitations hydrauliques, de courte durée, qui ne surviennent qu'en périodes de crue. Cette spécificité induit alors des verrous scientifiques et techniques qui limite l'organisation d'un système d'observation pertinent [1], à l'origine d'un manque de compréhension et de description physique des processus mis en jeu [2-4].

<footnote n="1">¹INRAE, Aix-Marseille Université, RECOVER, Aix-en-Provence, laurence.girolami@inrae.fr</footnote>

<footnote n="2">²R&D Naga Geophysics, Chambéry, pierre.vaudelet@naga-geophysics.com</footnote>

<footnote n="3">³CNRS, Université Grenoble Alpes, Université Savoie Mont-Blanc, EDYTEM, Le Bourget du Lac, andre.revil@univ-smb.fr</footnote>

<footnote n="4">⁴INRAE, Avignon Université, EMMAH, Avignon, remi.valois@univ-avignon.fr</footnote>

<footnote n="5">⁵Aix Marseille Univ, CNRS, IRD, INRAE, Collège de France, CEREGE, Aix-en-Provence, vella@cerege.fr</footnote>

<footnote n="6">⁶La Rochelle Université, LIENSs, La Rochelle, jean-michel.carozza@univ-lr.fr</footnote>

<footnote n="7">⁷Syndicat Mixte du Bassin Versant de l'Agly (SMBVA), Saint-Paul de Fenouillet, digues.agly@gmail.com</footnote>
<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>**Fig.1-** Exemples de signatures d'érosion observées en 2012, 2013, 2014 à proximité des digues de l'Agly en période de crue et de décruée: sand-boils (a), fontis (b,c), effondrements (d) (Photos INRAe).</figcaption></figure>

En géomécanique, la description de ces processus d'érosion de sols repose principalement sur un ensemble de modèles conceptuels qui a permis l'émergence d'expériences de laboratoire et le développement de simulations numériques [2;3;5-9]. Ces travaux manquent cependant d'observations in situ qui permettraient de retracer l'évolution spatio-temporelle des différents processus mis en jeu aux différentes échelles. Identifier leurs origines, en termes de précurseurs et de signatures, devient alors une priorité. C'est en nous plaçant à l'interface entre les communautés de géomécanique, de géophysique, et de géomorphologie, que nous avons déployé une démarche d'observation et d'analyse, initiée par l'acquisition de mesures électriques in-situ (EM31, Polarisation Provoquée), dans l'objectif de surmonter les verrous persistant de la littérature. Ces observations ont été réalisées sur les sols de fondation des digues de l'Agly (Pyrénées-Orientales). Construites dans les années 1970 pour protéger les populations de Claira, de Pia, et de Saint-Laurent de la Salanque des risques d'inondations, elles constituent un véritable laboratoire naturel, sur lequel deux cas de rupture par brèche ont déjà été enregistrés en 1999 et 2013 (Figure 2) [10]. Malgré les nombreuses expertises réalisées depuis 20 ans, ces phénomènes demeurent toujours inexpliqués.

# DÉMARCHE EMPLOYÉE

## Observation multi-échelle des phénomènes

Afin d'acquérir une vision globale des phénomènes, nous cherchons à les étudier sur 3 échelles de temps et d'espace (Figure 2). Aux grandes échelles, c-à-d à l'échelle du système d'endiguement et à l'échelle du Siècle, nous cherchons à cartographier les paléo-chenaux, localisés à quelques mètres de profondeur, pouvant constituer des zones d'érosion préférentielle. A l'échelle du tronçon de digue et à l'échelle de la crue, nous cherchons à localiser les anomalies pour étudier les processus hydromorphodynamiques internes dans les zones principalement affectées pendant les crues.

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>**Fig. 2-** Observation et description multi-échelles des processus d'érosion interne affectant les sols de fondation des digues de protection contre les inondations.</figcaption></figure>
À l'échelle de la signature d'érosion et aux échelles de temps courtes, nous cherchons à reproduire ces processus en laboratoire, sous conditions maîtrisées, afin d'identifier les mécanismes physiques qui contrôlent ces phénomènes.

## Couplage des méthodes électriques sur notre zone d'intérêt

Dans ce travail, nous nous sommes principalement concentrés sur l'observation d'un tronçon de digue, autour duquel de nombreuses signatures d'érosion apparaissent en période de crues, et basée sur l'acquisition d'une cartographie surfacique de mesures de conductivité électrique (moyennées sur les 6 premiers mètres de profondeur) et de profils verticaux de polarisation provoquée (mesures combinées de conductivité électrique et de chargeabilité) sur 25 mètres de profondeur, suffisamment resserrés pour permettre la réalisation d'une reconstruction tri-dimensionnelle au droit des signatures. La combinaison de ces mesures nous permettent d'obtenir des informations sur les propriétés hydromécaniques du sol, enrichies de carottes sédimentaires réalisées sur 6 mètres de profondeur en pied de digue. Les mesures de chargeabilité, pilotées par la capacité d'échange cationique donnée par les 4 cations basiques présents dans l'argile et absents dans l'eau et le sable, nous permettent également de distinguer si le milieu est saturé en argile ou saturé en eau, dans les cas où les mesures de conductivité associées sont très proches. Ces informations s'avèrent particulièrement pertinentes dans le présent contexte d'une ancienne rivière en tresse récemment endiguée.

## RÉSULTATS

La cartographie surfacique obtenue à partir de mesures de conductivité électrique du sol, réalisées autour de la digue (entre 0 et 6m de profondeur) à l'aide d'un EM31, nous permettent de détecter la présence de zones perméables très épaisses (supérieures à 6m) en bordure de digue. L'analyse des carottes sédimentaires réalisées en pied de digue indiquent une matrice sableuse fine à grossière avec la présence de graviers, et dont la granulométrie augmente avec la profondeur. Les calculs de teneur en eau, réalisés à partir des profils verticaux de conductivité et de chargeabilité normalisée, réalisées perpendiculairement à la digue : depuis la rivière jusqu'au val protégé, illustrent quant-à-eux la présence d'anciens méandres de rivières comblés par des dépôts fluviatiles sablo-graveleux au-dessus d'un encaissant argileux. Ces paléo-chenaux constituent les sols de fondation de la digue qui s'étendent sur environ 60 mètres de large (dont 25 à 35 mètres sont situés au niveau du val protégé) et sur 8 à 16 mètres de profondeur. La morphologie du système fluvial permet alors la circulation des écoulements internes, initiés en période de crues, le long du paléo-chenal délimité par son socle argileux, et justifie la présence de résurgences et de zones d'effondrement observées en pied de digue et sur une trentaine de mètres au large du val protégé.

## CONCLUSIONS

Ces premiers résultats obtenus au droit des signatures de surface (fontis, sand-boils) réalisées sur les sols de fondation des digues de l'Agly (Pyrénées-Orientales) nous montrent que ces processus d'érosion répétés sont contrôlés par l'interface séparant les matériaux imperméables (limons argileux, argiles) formant le noyau de la digue et le socle des dépôts fluviatiles plus grossiers (sables moyen à graviers) qui s'étendent sur une trentaine de mètres de part et d'autres de l'ouvrage et une douzaine de mètres de profondeur. Ces dépôts, associés à la présence d'anciens méandres de rivières, permettent le drainage des écoulements internes en période de crue, le long de l'interface, et leur résurgence sur le val protégé, pouvant expliquer la présence de désordres et d'anomalies fréquemment observées le long de l'ouvrage.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] MÉRIAUX P, MONIER T., TOURMENT R., MALLET T., PALMA-LOPES S., MAURIN J., PINHAS M, 2013, L'auscultation des digues de protection contre les inondations: un concept encore à inventer, in Digues maritimes et fluviales de protection contre les submersions, Royet et Bonelli (edt).

[2] BONELLI S., 2012, Erosion des géomatériaux, Traité MIM, Série Risques Naturels, Hermes, pp. 416.

[3] BONELLI S., 2013, Erosion in Geomechanics Applied to Dams and Levees, *Wiley/ISTE*, pp. 388.

[4] VAN M.A., ROSENBRAND E., TOURMENT R., SMITH P., ZWANENBURG C., 2022, Failure paths for levees, *International. Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. (ISSMGE)*, TC201.

[5] VAN BEEK V. M., KNOEFF H., SELLMEIJER H., 2011, Observations on the process of backward erosion piping in small-medium-and full-scale experiments, *European Journal of Environmental and Civil Engineering*, 15(8), 1115-113, DOI: 10.1080/19648189.2011.9714844.

[6] TAKAHASHI A., HORIKOSHI K., MARUYAMA T., 2017, Physical modelling of backward erosion piping in levee foundation subjected to repeated flooding, *25th Meeting European Working Group on Internal Erosion in Embankment Dams & their Foundations*, Delft, Netherlands, 4-7.

[7] ROBBINS, B. A., SHARP M. K., CORCORAN M. K., 2015, Laboratory tests for backward erosion piping, Geotechnical Safety and Risk, IOS Press, 849-854.

[8] ROBBINS, B. A. & GRIFFITHS D. V., 2021, A two-dimensional, adaptive finite element approach for simulation of backward erosion piping, *Computers and Geotechnics*, 129, 103820.

[9] WEWER M. J., AGUILAR-LOPEZ P., KOK M., BOGAARD T., 2021, A transient backward erosion piping model based on laminar flow transport equations, *Computers and Geotechnics*, 132, 103992.

[10] TOURMENT R., BENAHMED N., NICAISE S., MÉRIAUX P., SALMI A., ROUGÉ M., 2018, Lessons learned on the damaged on the levees of the Agly River, analysis of the sand-boils phenomena, Processing of the 26th ICOLD Congress, Q.103 R.21, Vienna, 2018.
# UTILISATION DES FIBRES OPTIQUES TELECOM POUR LA CARACTERISATION GEOTECHNIQUE A HAUT RENDEMENT DU SOUS-SOL URBAIN A PARTIR DES ONDES DE SURFACE

LEROY M.¹, GAUDOT I.¹, BITRI A.¹, BRETAUDEAU F. ¹

¹ BRGM DRP/IGT, Orleans, France, m.leroy@brgm.fr, i.gaudot@brgm.fr

## RESUME

Les mesures sismiques en ondes de surface sur des fibres optiques telecom existantes est une approche nouvelle et prometteuse pour la caractérisation du sous-sol urbain à haut rendement, mais son application aux échelles de la géotechnique reste à évaluer. Nos résultats en environnement contrôlé montrent que cette approche possède des performances similaires à d'autres techniques conventionnelles basées sur des géophones, à la fois pour la caractérisation et le suivi temporel.

**Mots clés :** géotechnique, géophysique urbaine, fibre optique telecom, DAS, MASW

## ABSTRACT

Surface waves seismic measurement on existing telecom fiber optic is a promising approach for efficient subsurface characterization in cities. However, its application to engineering scales is an active topic of research. Our results in a controlled experiment show similar performance between telecom fiber optic data and conventional approach based on geophones, for both imaging and monitoring.

**Key words:** near surface urban geophysics, telecom optical fiber, DAS, MASW

## INTRODUCTION

La connaissance des propriétés géotechniques du sous-sol (0-50 m) est cruciale pour prévenir les risques d'effondrement (fontis) en milieu urbain le long des infrastructures de transport (routes, voie ferrée, digues, etc...). Les méthodes d'investigations sismiques en ondes de surface (MASW, Park et al., 1999) sont bien adaptées pour retrouver les propriétés géotechniques du proche sous-sol le long d'un linéaire. Les méthodes actives utilisent des sources sismiques contrôlées tandis que les méthodes passives utilisent les vibrations ambiantes permanentes (voiture, train, ...), ouvrant la voie au suivi temporel. L'efficacité des méthodes MASW dépend de la capacité à obtenir des mesures sur de nombreux capteurs sismiques couplés au sol à intervalle régulier (i) sur de longs linéaires, (ii) de longues périodes de temps, et (iii) à bas coût. Les méthodes conventionnelles reposent sur le déploiement de plusieurs dizaines de capteurs sismiques (géophones) plantés dans le sol à intervalle régulier (entre 0.5 et 5 m) le long d'une ligne, et reliés par un câble. En environnement urbain, ces méthodes sont peu adaptées (obstacles, couplage au sol difficile lié aux revêtement, maintenance sur le long terme, etc.). La sismique tractée et la sismique nodale sont deux méthodes alternatives qui ont été proposées pour pallier ces limitations. Inspirée des systèmes d'acquisition en mer, la sismique tractée repose sur un dispositif mobile tractant une ligne de géophones simplement posés au sol. La sismique nodale repose sur le déploiement de géophones reliés à des unités d'acquisition autonome (nodes). Tandis que la sismique tractée permet de couvrir de grand linéaire (jusqu'à 3 km/jour en conditions favorables) avec peu de géophones, elle n'est pas adaptée ni au suivi temporel, ni aux terrain avec obstacle. A l'inverse, la sismique nodale nécessite un grand nombre de capteurs pour couvrir de grand linéaire, mais elle est adaptée à tout type de terrain ainsi qu'au suivi temporel. Plus récemment, il a été montré qu'il était possible d'utiliser les fibres optiques telecom (FO TELECOM) déjà installées de manière pérenne dans les réseaux urbains pour mesurer le champ d'onde sismique sur de longs linéaires (jusqu'à 50 km) avec une très haute résolution spatiale (typiquement ~ 5-10 m) et temporelle (jusqu'à 2 kHz), en ne branchant qu'un seul appareil de mesure (interrogateur DAS, Distributed Acoustic Sensing) à une seule extrémité de la fibre (Hartog, 2017). Cette approche est donc adaptée pour des mesures sur des périodes de temps longues. A la différence des géophones qui
mesurent des vitesses particulaires en un point de l'espace, la technologie DAS mesure les déformations distribuées le long de la FO entre des paires de points séparés par une distance, appelée la longueur de jauge (GL), définissant la résolution spatiale. Le rapport signal sur bruit mesuré augmente avec la GL. Il a déjà été montré que cette approche peut être utilisée pour mesurer des phénomènes grandes échelles (> 1 km, applications sismologiques), aux échelles intermédiaires (100 m, application réservoir), mais leur utilisation aux échelles de la géotechnique (1-50 m) reste beaucoup moins explorée même si les premiers résultats sont très prometteurs (Martin et al. 2017, Leroy et al., 2023). Notamment, plusieurs interrogations subsistent : la technologie DAS sur FO TELECOM peut-elle atteindre la résolution spatiale requise pour les applications géotechniques ? Quelle est l'influence du couplage de la FO dans le câble et du couplage du câble avec le sol? Afin d'apporter des éléments de réponse à ces questions, ce travail présente les résultats obtenus sur une plateforme expérimentale couplant des mesures sismiques en ondes de surface sur des FO TELECOM avec plusieurs couplages, des nodes sismiques et des capteurs tractés. Cette étude comparative se base sur des mesures sismiques actives (marteau) et passives (trafic routier).

<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>**Fig. 1** –Représentation schématique de la plateforme fibre optique telecom expérimentale. a) Vue en coupe et présentation des différents types de capteur sismique. b) Vue de haut.</figcaption></figure>

## ACQUISITION

Un câble à FO TELECOM a été déployé dans une tranchée de 276.5 m de longueur en bord de route (Fig. 1). Le câble est déployé en A/R tel que la portion aller est enterrée en terre (couplage terre) et la portion retour est posée dans un tube PVC (couplage gravitaire). Deux FO sont présentes dans le câbles et connectées entre elles : une FO non couplée au câble ('loose') et une FO couplée au câble ('tight'). Pour comparaison avec les signaux mesurés par la FO, 38 géophones trois-composantes 10 Hz reliés à des nodes autonomes ont été plantés tous les 4.5 m le long de la tranchée. Egalement, 12 géophones verticaux 10 Hz tractés montés sur cardan ('gimbal') espacés tous les 4 m ont été déplacés par intervalle de 4 m le long de la ligne pour réaliser une acquisition de sismique tractée. Des coups de marteau (8 Kg) ont été réalisés tous les 3.5 m le long de la ligne et les vibrations ambiantes pendant 10 jours ont été enregistrées par la FO et les nodes sismiques.

## TRAITEMENT

Les heures d'impact des coups de marteau ont permis le découpage de fenêtres de données sismiques de 0.5 s de durée sur la FO, les nodes sismiques, et le dispositif tracté. Pour la FO, les taux de déformation le long de la FO ont été extraits pour 4 GL (2.4, 4, 6 et 10 m) avec un échantillonnage
spatial (DX) de 4.5 m (après décimation). Les géophones horizontaux ont été convertis en taux de déformation (GL = 4.5 m) avec DX= 4.5 m pour comparaison avec la FO. Les données des géophones tractés ont été conservées en vitesse particulière verticale avec DX= 4 m. Pour les données passives, des fenêtres de 2 s contiguës en temps pendant 10 jours ont été extraites sur la FO et les nodes. Pour la FO, le taux de déformation à une GL unique de 5 m a été enregistré, avec DX=4.3 m (après décimation). Un algorithme d'interférométrie sismique passive a été développé pour reconstruire des tirs virtuels pour chaque 5 min de données. Une analyse F-K a en ensuite permis de calculer les diagrammes de dispersion pour chaque tir (actif et virtuel) en considérant les traces situées entre 10 et 50 m de la source et des fréquences entre 1 et 100 Hz.

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

**Fig. 2** –Formes d'ondes mesurées suite à un tir marteau sur la plateforme (haut) et diagramme de dispersion associé via analyse F-K (bas). Résultats obtenu sur (a) les géophones horizontaux sur nodes convertis en taux de déformation avec GL=4.5 m, (b) FO telecom couplage gravitaire et 'loose' (GL= 4 m) et (c) les géophones verticaux tractés (gimbal). Sur les formes d'onde, l'encadré en ligne pointillée indique la fenêtre spatiale utilisée pour l'analyse F-K. La courbe de dispersion pointée avec les géophones horizontaux sur nodes suite au tir marteau (actif) est indiquée par une ligne noire continue tandis que celle obtenue avec les géophones horizontaux sur nodes en utilisant 5 min de données continues avec analyse interférométrique (passif, voir Fig. 3) est indiquée par la ligne noire pointillée.

## RESULTATS

Une portion de 50 m entre les distances 87.5 et 137.m (voir Fig. 1) a été utilisée pour réaliser une étude comparative sur les diagrammes de dispersion actifs/passifs obtenus entre la FO avec le couplage le plus dégradé (gravitaire 'loose') et une GL=4 m, ainsi que les nodes et les capteurs tractés (actif seulement). Les pas d'échantillonnage temporel et spatiaux sont très proches pour tous les capteurs pour permettre la comparaison. Les formes d'ondes obtenues sur les données actives (Fig. 2, haut) sont similaires pour tous les types de capteurs, avec la présence d'onde de volumes et d'ondes de surface. On observe que les résultats sur la FO sont plus bruités que pour les géophones sur nodes, notamment lorsqu'on s'éloigne de la source (> 50 m) ou un bruit plutôt haute fréquence masque les ondes de volume pourtant encore clairement visible sur les données issues des géophones sur nodes. Les diagrammes de dispersions (Fig. 2, bas) sont interprétables entre 15 et 40 Hz pour les trois types de capteurs, même si les résultats issus des géophones sont les moins bruités. Les données FO semblent également avoir moins de signal < 15 Hz par rapport aux géophones. Les formes d'ondes obtenues sur les données passives (Fig. 3, haut) sont proches pour les géophones et la FO. Les données sont plus basses fréquences que pour les données actives (Fig.2, haut) et dominées par les ondes de surface. Les diagrammes de dispersion (Fig. 2, bas) sont interprétables entre 5 et 40 Hz pour les deux
types de capteurs, même si les résultats issus des géophones sont moins bruités que la FO, notamment en dessous de 7 Hz et au-delà de 35 Hz. Les vitesses sont proches de celles mesurées avec les données actives entre 15 et 35 Hz. Des différences sont observées < 15 Hz là où les données actives avaient peu d'énergie contrairement aux données passives. Pour les géophones, l'interprétation < 10 Hz reste cependant sujette à caution puisque ces capteurs ont une fréquence de résonance de 10 Hz. Des statistiques réalisées sur les données passives (Fig. 3, c) montrent qu'entre 15 et 30 Hz, (i) un écart de 5% maximum est observé entre les vitesses moyennes pointées sur les deux types de capteurs, et (ii) que la FO est entre 2 à 10 fois plus bruitée que les géophones quel que soit le couplage de la FO, mais que les valeurs d'incertitude sur les vitesses mesurées par la FO restent très faibles (< 0.24 m/s).

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>**Fig. 3** – Formes d'onde d'un tir virtuel calculé par l'analyse interférométrique de 5 min de données continues (passif) sur la plateforme (haut), et diagramme de dispersion associé via analyse F-K (bas). Résultat obtenu sur (a) les géophones horizontaux sur nodes convertis en taux de déformation avec GL=4.5 m, (b) FO telecom couplage gravitaire et 'loose' (GL= 5 m). c) Moyenne et incertitude des vitesses de phase pointées sur différentes configurations en considérant ~3 jours d'enregistrement passif.</figcaption></figure>

## CONCLUSIONS

En comparaison avec des mesures sur des géophones nodaux plantés au sol et tractés, cette étude montre que les mesures sismiques actives et passives sur une FO TELECOM enterrée le long d'une route sont de suffisamment bonne qualité pour réaliser une analyse MASW entre 12 et 35 Hz, quel que soit le couplage de la FO au câble ('loose' ou ('tight') et du câble au sol ('terre' ou 'gravitaire'). L'utilisation des FO TELECOM déjà déployées en ville pour la caractérisation et le suivi temporel du sous-sol aux échelles de la géotechnique semble donc être une option très intéressante. D'autres résultats (non montrés) suggèrent que l'influence du couplage le long de la FO est majeure pour les mesures au-delà de 35 Hz, avec une nette amélioration des résultats pour la FO enterrée en terre.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

* PARK C. ET AL., 1999, Mutichannel analysis of surface waves, Geophysics, 10.1190/1.1444590

* HARTOG A., 2017, An introduction to distributed optical sensors, CRC Press, 472 pages, 1st edition

* MARTIN E. ET AL, 2017, Seismic monitoring leveraging existing telecom infrastructure at the SDASA: Active, passive, and ambient-noise analysis, The Leadind Edge, https://doi.org/10.1190/tle36121025.1

* LEROY M. ET AL., 2023, Comparison of DAS surface waves records at geotechnical scales using telecom fiber optic with different cable and ground coupling, Abstract EGU, Vienna, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-1884
# ÉVALUATION GEOPHYSIQUE DE LA GEOMETRIE ET DE LA VULNERABILITE D'UN SYSTEME DUNAIRE ANTHROPISE : CAS DE SOLIMAN (BASSIN MEDITERRANEE)

Sana AYARI<fnref n="1" />&<fnref n="2" />, Hakim GABTNI<fnref n="1" />

## RESUME

La côte de Soliman, en Tunisie, fait face à une anthropisation intense qui entraîne une érosion et un déséquilibre de son cordon dunaire. Une étude géophysique utilisant la méthode électromagnétique dans le domaine temporel et la méthode de tomographie de résistivité électrique a été réalisée pour délimiter l'épaisseur des dunes non consolidées du Quaternaire et pour évaluer le degré de vulnérabilité de l'interface dune côtière/substrat. Les premiers résultats révèlent une variabilité dans l'épaisseur des dunes et des voies particulières de salinisation.

**Mots clés** : Géophysique, Cordon dunaire, Tunisie, Interface, Salinisation

# GEOPHYSICAL ASSESSMENT OF THE GEOMETRY AND VULNERABILITY OF A AN ANTHROPIZED DUNE SYSTEM: CASE OF SOLIMAN (MEDITERRANEAN BASIN)

## ABSTRACT

The Soliman coast (Tunisia), is characterized by an intense anthropization associated to an active erosion and dune cord instabilities. A geophysical study using time-domain electromagnetic and geoelectrical methods was carried out to delineate the thickness of unconsolidated Quaternary dunes and to assess the degree of vulnerability of the coastal dune/substrate interface. The first results reveal a variability in the thickness of the dune and specific salinization pathways.

**Key words:** Geophysics, Dune cord, Tunisia, Interface, Salinization

## INTRODUCTION

La forte anthropisation et l'intense exploitation des nappes côtières ont toujours été considérées comme les deux principales causes de la dégradation des zones dunaires. La zone côtière de Soliman (Golfe de Tunis) (Fig.1) est sujette à un intense déséquilibre suite à l'extension de l'urbanisation entre 1986 et 2023 (Fig. 1 b. c et d). Cette zone présente des signes d'un recul du rivage relevés depuis les années 80 jusqu'à présent (Nouri et Paskoff, 1980., Bouhafa, 1985., Paskoff, 1985., Marzougui et Oueslati, 2017) faisant suite à un notable changement de la dynamique sédimentaire. Le déficit sédimentaire engendré par l'anthropisation a favorisé l'érosion des dunes et le recul du trait de rivage.

Bien que l'érosion côtière ait été appréhendée par différentes approches classiques au niveau de plusieurs études dans le bassin méditerranéen et particulièrement en Tunisie (Amrouni et al, 2019, 2022, Hzami et al, 2021), en Espagne (Pio Costa et al., 2023), en France (Crapoulet et al. 2016) etc., cette étude aborde l'apport de la géophysique, afin d'évaluer le degré de vulnérabilité de la tranche dunaire et du substratum à l'érosion et à la salinisation.

<footnote n="1">1 : Laboratoire Géoressource, LR15CERTE01, Centre de Recherches et des Technologies des Eaux de Borj Cédria, CERTE, 8020, Soliman, Tunisie,
ayari.sana1994@gmail.com</footnote>

<footnote n="2">2 : Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar, Tunisie</footnote>
<figure><img src="image_31.png" /></figure>

**Fig. 1** – a) Localisation géographique de la zone d'étude b) Carte de la zone d'étude en 1986 c) carte de la zone d'étude en 2004 d) carte de la zone d'étude en 2023 e) log du forage profond S f) log du sondage géotechnique (ST)

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

**Fig. 2** – a) Photo d'acquisition TDEM avec équipements ABEM WALKTEM sur la côte de Soliman b) Carte de localisation de la zone d'étude et position des profils ERT et du sondage Géotechnique (ST)

## MATERIELS ET METHODES

Une prospection préliminaire en utilisant la méthode électromagnétique dans le domaine temporel TDEM (Fig. 2. a) avec une boucle émettrice 20 m*20 m et une boucle réceptrice 0.5 m*0.5 m a été établie afin de distinguer le substratum dunaire et quantifier l'épaisseur des dunes. Les données obtenues ont été traitées et inversées au moyen des logiciels ZondTem1D et ZondTem2D. Ensuite, une focalisation sur une zone témoin a été effectuée avec à la clé une acquisition d'un ensemble de profils de tomographie de résistivité électrique ERT (Fig. 2 b) en utilisant un équipement de type ABEM SAS4000. Plusieurs tests d'acquisition ont été effectués à l'aide de différents protocoles, et le choix s'est porté sur le protocole Wenner-Schlumberger (WS). Les données obtenues ont été filtrées et inversées moyennant le logiciel ZondRESD2D. Les résultats obtenus ont été calibrés par les données d'un sondage géotechnique carotté à terre de 10 m de profondeur dans les dunes récentes et d'un forage profond au voisinage de la zone côtière dunaire.
## RESULTATS ET INTERPRETATIONS

Les sondages TDEM ont été réalisés le long de la côte de Soliman parallèlement au trait de rivage. Un traitement 1 D a été établi, puis les données ont été exportées sous forme de pseudo-section pour appliquer une inversion en 2D. Les résultats obtenus montrent la saturation en eau de mer le long de la côte. Après discussion nous avons choisi 2 zones témoins intéressantes à étudier.

Au niveau de la zone qui présente un fort recul du trait de côte en surface, quatre longs profils ERT (Fig.2.b) ont été acquis (310 m de long, 65 m en termes de profondeur de pénétration, 10 m d'espacement inter-électrode). Le protocole choisi (WS) assure un échantillonnage adéquat avec une bonne répartition des mesures. Les résistances de contact ont été automatiquement vérifiées par séquence de mesure (résistance en moyenne inférieure à 500 Ohm). L'erreur RMS ne dépasse pas les 10 % au niveau des modèles obtenus à la suite de l'inversion. Utilisant ce jeu de profils ERT 2D, un modèle 3D de résistivité a été élaboré (Fig. 3). Le profil P1 parallèle à la côte (Fig.3), a été calibré par le sondage géotechnique ST. Les Profils P2, P3 et P4 sont perpendiculaires à la ligne de rivage. Les principaux résultats tirés de l'interprétation de ces profils sont :

- Le Modèle inversé P1 présente des résistivités élevées en surface qui varie entre 10 et 24 Ohm.m correspondant aux sables coquilliers de la plage actuelle. Cette constatation est vérifiée par les données du log du sondage géotechnique (Fig. 1 f). La présence des faibles résistivités de moins 2 Ohm.m en profondeur a été attribuée aux sables fins à grossiers à débris de coquilles saturés en eau salée.

- Les Modèles inversés P2, P3 et P4 présentent des résistivités élevées entre 30 et 160 Ohm.m correspondant aux dunes actuelles en surface alors qu'en profondeur, elles sont attribuées au substratum sableux comme annoncé au niveau du log du forage profond limitrophe. On note aussi la présence de résistivités relativement prononcées entre 3 et 10 Ohm.m et qui sont attribuées au milieu poreux non saturé en eau. Pour les résistivités faibles inférieurs à 3 Ohm.m, elles correspondaient à un milieu poreux fortement saturé en eau salée.

## CONCLUSIONS

Ce travail intégrant TDEM, ERT et sondage géotechnique, a permis d'imager en subsurface le système dunaire d'une côte anthropisée en Tunisie (bassin méditerranéen). La prospection ERT a pu déterminer la géométrie des dunes ainsi que leur épaisseur. On a pu distinguer la lithologie du substratum dunaire. On a détecté également la zone non saturée et la zone saturée en eau saumâtre et les voies de l'invasion de l'eau de mer. Cette étude est d'une importance capitale pour la gestion durable de cette région côtière dont elle a pour objectif d'évaluer le dégrée de vulnérabilité pour faciliter au gestionnaire la mise en place des aménagements adéquate.

## REMERCIEMENTS

Ce travail rentre dans le cadre du projet « Water Task Force WTF, Milieux Poreux, Transferts des Fluides et Changements Globaux pour une Meilleure Gestion des Ressources, CERTE/MERES, Tunisie, 2019-2022). Les auteurs remercient l'Agence de Protection et d'Aménagement du Littoral « APAL » pour les données fournies.
<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Fig. 3 - Vue en 3D des profils ERT (P1, P2, P3 et P4) inversés (Position, Fig. 2.b)</figcaption></figure>

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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**AMROUNI O, HEGGY E, HZAMI A 2022** – Deconvolving the effects of coastal erosion and sea-level rise in assessing shoreline retreat along semi-arid urban coasts. [HTTPS://DOI.ORG/10.21203/RS.3.RS-1192251/V1]

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**HZAMI A., HEGGY E., AMROUNI O. 2021** – Alarming coastal vulnerability of the deltaic and sandy beaches of North Africa. *Sci Rep* 11, 2320. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77926-x

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**PASKOFF R. 1985** – Les plages de la Tunisie. ÉDIT. EDITEC, CAEN, 198 P.

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# EVOLUTION DE LA SATURATION EN EAU D'UNE PAROI CALCAIRE SOUMISE A UN FEU

VERDET C.,¹, SALMON F.¹, SIRIEIX C.¹, MATEO S.¹, LACANETTE D.¹

¹ Université de Bordeaux, CNRS, Arts et Metiers Institute of Technology, Bordeaux INP, INRAE, I2M Bordeaux, F-33400 Talence, France. cecile.verdet@u-bordeaux.fr

## RESUME

Des mesures haute résolution de tomographie de résistivité électrique sont réalisées à une échelle centimétrique sur une paroi calcaire pendant un feu afin de suivre les mouvements d'eau à la paroi. La résistivité est corrigée de manière dynamique de l'effet de températures élevées variant rapidement. Les mouvements d'eau dans la paroi suivent trois phases : de l'allumage du feu à 36 min, la surface de la paroi s'assèche et de l'eau s'accumule au-delà de 10 cm ; de 36 min à 46 min (arrêt de l'alimentation), l'ensemble s'assèche et de l'eau arrive de plus grande profondeur (>20 cm) ; enfin après l'arrêt du feu, on observe une phase de réajustement jusqu'au retour à l'état initial.

**Mots clés** : feu, tomographie de résistivité électrique (TRE), paroi calcaire, endommagement, variation temporelle rapide, flux de chaleur

## ABSTRACT

High-resolution electrical resistivity tomography are done at a centimetric scale on a limestone wall during fire to monitor water saturation within the rock mass. The resistivity is dynamically corrected from high temperature effect with rapid variation. Water movements follow three phases: for fire start to 36 min, the surface of the wall dries out while a moisture clog appears above 10 cm; from 36 min to 46 min (fire supply stops), the rock dries out and water migrates from deeper parts (>20 cm); finally, after the fire supply stops, a readjustment phase is observed until it returns to its initial state.

**Key words:** fire, electrical resistivity tomography (ERT), limestone wall, damage, rapid time variation, heat flow

## INTRODUCTION

Une paroi calcaire soumise à un feu ou un incendie subira des endommagements de plusieurs natures : écaillage, changement de couleur, changement de porosité, fracturation. On se propose ici d'étudier l'impact des changements de saturation en eau à la surface d'une paroi calcaire d'une carrière souterraine par tomographie de résistivité électrique (TRE).

La température pendant le feu augmente très rapidement jusqu'à des valeurs élevées dans la paroi (86,6 °C). Il est alors nécessaire de corriger la résistivité de l'effet de la température en prenant en compte (i) les valeurs élevées, et (ii) les variations de température durant la mesure de TRE. Nous proposons ici une correction dynamique de la température, permettant le suivi de la saturation en eau pendant les feux.

## Matériel et méthode

### Localisation et instrumentation

La carrière calcaire dans laquelle l'expérimentation a eu lieu se situe dans le sud-ouest de la France, près de Bordeaux (Fig. 1.a). Le massif est constitué de calcaires du Rupélien qui présentent une variation lithologique verticale et horizontale importante. Il s'agit d'un calcaire bioclastique facilement friable, avec une cimentation lâche et une porosité mesurée jusqu'à 41%.

Le profil de TRE est composé de 24 électrodes espacées de 4 cm, pour un total de 92 cm. Les électrodes sont de 0,4 cm de diamètre et enfoncées de 1,5 cm. Les mesures ont été réalisées avec un résistivimètre Syscal Pro (Iris Instruments), en dispositif dipôle-dipôle. Les câbles de mesures ont été protégés des fortes températures par un matériau isolant (Isofrax® Fig. 1.b). Le profil se situe à 1,2 m du centre du foyer (80 cm de diamètre).
Les températures ont été mesurées au moyen de 8 thermocouples répartis le long du profil de TRE, à des profondeurs allant de 0,5 cm à 4,5 cm (cf. Fig. 1.c) (Salmon et al., 2020; Verdet et al., 2018).

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Fig. 1 – (a) localisation du site et plan de la carrière. (b) installation du profil sous protection thermique et des thermocouples, faciès géologique recoupé par le profil de TRE, (c) schéma représentant la profondeur des thermocouples et les conditions aux limites pour le modèle de température ; l'emprise du profil de TRE est indiquée en grisé.</figcaption></figure>

Les inversions ont été réalisées selon la méthode développée par Verdet et al. (2018) dans le cas où le rapport entre enfoncement et espacement des électrodes est supérieur à 20% (induisant un effet d'électrode) : l'électrode est modélisée pour l'inversion par une électrode équivalente ponctuelle à 73% de l'enfoncement de l'électrode. Les inversions ont été réalisées avec le code BERT 2.1 (Günther et al., 2006), selon la norme L1, avec la méthode de Gauss-Newton et un paramètre de régularisation de 20.

## Correction dynamique de l'effet des températures élevées

Une correction des mesures de TRE de l'effet de la température doit être réalisée : lors des feux, la dynamique du feu est telle qu'elle impose des variations rapides de température jusqu'à des températures élevées (passant de 11°C à 86,6°C à 1 cm de profondeur au cours des 46 min de feu). La température est modélisée par résolution de l'équation de la chaleur (équation 1) sur un maillage exponentiel :

$$ \frac{\partial T}{\partial t} = D \left( \frac{\partial^2 T}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 T}{\partial y^2} \right) \quad \text{Equation 1} $$

avec T la température et D la diffusivité thermique. Ce modèle est réalisé sur un domaine 2D rectangulaire (Fig. 1.c) avec une condition aux limites de Dirichlet pour la surface exposée à la chaleur et une condition aux limites de Neumann nulle ($\nabla T = 0$) appliquée aux trois autres limites. L'erreur moyenne entre les températures modélisées et les températures mesurées est inférieure à 5% pour tous les thermocouples.

Le champ de température ainsi calculé au cours du temps est ensuite utilisé pour corriger la résistivité de l'effet de la température. Usuellement, les équations de correction sont valides pour un intervalle compris entre 3 et 47°C. Karato and Wang (2013) ont montré que la conductivité électrique croit de manière exponentielle avec la température. Nous choisisons donc d'utiliser le modèle exponentiel de Corwin and Lesch (2005) pour corriger la résistivité de l'effet de la température (équation 2), avec une température de référence de 25°C :

$$ \rho_{T_{ref}} = \frac{1}{f_T} * \rho_T \quad \text{Equation 2} $$

avec $\rho_{T_{ref}}$ la résistivité à la température de référence, $\rho_T$ la résistivité mesurée à la température T et $f_T = 0,4470 + 1,4034 * e^{-T/26,815}$ le facteur de correction, ici celui de Corwin and Lesch (2005) avec T la température au moment de la mesure.
La durée d'acquisition pour chaque profil de TRE est d'environ 5 min pour 349 points de mesures. Il est nécessaire de corriger chaque point de mesure de l'effet de la température en prenant en compte la température au point et au temps de la mesure. La méthode de correction comprend 3 étapes (Verdet et al., 2021, p. 202) :

1. L'heure de la mesure et la position de chacun des quadripôles sont enregistrées. Le nombre de points de mesure étant inférieur au nombre de mailles de l'inversion, nous appliquons pour chaque cellule le temps du point de mesure le plus proche du barycentre de la cellule. Une matrice des temps est créée, reliant chaque cellule de l'inversion à un temps.

2. La matrice des températures est créée à partir des températures modélisées précédemment et la matrice des temps. La matrice finale donne la température au temps et à la position de chaque cellule de l'inversion (Fig. 2.c).

3. La résistivité après inversion (Fig. 2.a) est corrigée (Fig. 2.b) de l'effet de la température avec l'équation 2, en tenant compte de la température au temps de mesure donné pour chaque point par la matrice des températures.

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>**Fig. 2** : Résistivité inversée pour l'acquisition à 46 min après allumage du feu. (a) avant correction (RRMS 7.3%) ; (b) après correction ($T_{ref} = 25°C$), les trois faciès géologiques sont indiqués ; (c) température modélisée, tenant compte de l'évolution pendant les 5 min de mesure.</figcaption></figure>

## Résultats

Les mesures réalisées pendant les feux comprennent 27 images de TRE. La résistivité médiane est calculée pour 9 intervalles de 2 cm d'épaisseur (faciès 3c, cf Fig. 2.b). Le suivi a commencé 25h (-1534,7 min) avant l'allumage du feu et a duré jusqu'à 21h (1290,3 min) après l'allumage.

Les variations de résistivité au cours du temps sont visibles sur la fig. 3. Quelle que soit la profondeur, la résistivité médiane entre avant et après les feux est en partie revenue à son état initial, sauf à 3 cm. A 36,7 min, la résistivité a augmenté proche de la surface et diminuée en profondeur. A 46,8 min et 52,5 min (arrêt de l'alimentation du feu), la résistivité proche de la surface est la même qu'à 36,7 min, tandis qu'elle augmente en profondeur.
<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Fig. 4 : Variation de la résistivité en fonction de la profondeur à 5 temps choisi.</figcaption></figure>

Les changements de porosité observés au cours des feux ne peuvent pas expliquer les changement de résistivité à eux seuls (Verdet et al., 2021). Ces variations de résistivité sont donc liées au changement de degrés de saturation au cours des feux. Entre 0 et 16 min, la surface s'assèche jusqu'à 3 cm, le degré de saturation reste le même entre 3 et 11 cm alors qu'il diminue au-delà. Cela peut s'expliquer par la venue d'eau depuis de plus grandes profondeurs. Entre 16 et 46 min, l'onde thermique atteint de plus grandes profondeurs ; combinée à une forte porosité et connectivité, la pression de vapeur d'eau peut être libérée après 36 min et l'eau va donc migrer de la profondeur vers la surface, où elle sera évaporée. Après l'arrêt de l'alimentation du feu, la température décroît doucement et l'eau migre de l'air vers la roche et de la profondeur du massif vers la surface, augmentant la saturation proche de la surface. Après 114 min, une phase de rééquilibrage est observée jusqu'au retour à l'état initial.

## CONCLUSIONS

La méthode présentée est actuellement la seule qui permette de visualiser les variations de saturation en eau dans une paroi chauffée. Ces variations sont très importantes et rapides et peuvent expliquer certains phénomènes à l'origine de l'endommagement de la paroi : la formation d'une barrière de pression (« moisture clog ») différentielle peut être à l'origine de micro-fracturations et donc du changement de porosité et de l'écaillage de la paroi. Par ailleurs, on observe des circulations d'eau provenant d'au-delà de la fenêtre d'observation de 20 cm de profondeur prévue initialement.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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**Günther, T., Rücker, C., Spitzer, K., 2006.** Three-dimensional modelling and inversion of dc resistivity data incorporating topography - II. Inversion. Geophysical Journal International 166, 506–

**Karato, S., Wang, D., 2013.** Electrical conductivity of minerals and rocks, in: Physics and Chemistry of the Deep Earth. pp. 145–182.

**Salmon, F., Lacanette, D., Mindeguia, J.-C., Sirieix, C., Bellivier, A., Leblanc, J.-C., Ferrier, C., 2020.** Development of a Fluid–Structure Coupling Validated with a Confined Fire: Application to Painted Caves. Fire Technol 56, 1197–1227.

**Verdet, C., Anguy, Y., Sirieix, C., Clément, R., Gaborieau, C., 2018.** On the effect of electrode finiteness in small-scale electrical resistivity imaging. Geophysics 83, 39–52.

**Verdet, C., Salmon, F., Sirieix, C., Lacanette, D., 2021.** Water saturation variation in a fire-heated limestone gallery monitored by ERT. Geophysical Journal International 227, 660–668.
# ETUDE NUMERIQUE DES PERTURBATIONS EN PRESSION DUES AUX INJECTIONS EN PUITS

VALLIER B.¹, TOUSSAINT R.¹,³, FAHS M.¹, BAUJARD C.², GENTER A.², FLEKKØY E. G.³, MÅLØY K. J.³

¹ ITES, Université de Strasbourg / CNRS, FRANCE

² ES Géothermie, FRANCE

³ SFF Porelab, Université d'Oslo, NORWAY

## RESUME

Durant les exploitations de réservoir, il est nécessaire d'analyser l'évolution d'aléa sismique induit. L'étude de la diffusion des perturbations de pression dans un domaine poroélastique permettra de comprendre l'évolution de la contrainte effective et de quantifier la sismicité induite. Nous étudions numériquement la distribution de la pression dans un milieu poreux homogène à grande échelle. Nos solutions analytiques sont comparées à des solutions numériques pour valider notre modèle. L'étude d'une stratégie d'exploitation minimisant les perturbations de la pression est ensuite menée.

**Mots clés** : diffusion de la pression, activité sismique anthropogénique, injection/production de fluides, milieu poreux fracturé

## ABSTRACT

During reservoir exploitations, there is the need for a careful analysis of the evolution of the induced seismic hazard. Studying the diffusion of pressure disturbances in a poro-elastic domain will allow to understand the evolution of the effective stress and to quantify the induced seismicity. In this work, pressure distribution in a large-scale homogenous porous medium is numerically investigated. Analytical solutions are developed and compared to numerical solutions for validating the model. The study of alternative pumping strategy minimizing the pressure disturbances is then conducted.

**Key words:** pressure diffusion, anthropogenic seismic activity, fluid injection/production, fractured porous medium

## INTRODUCTION

Dans le contexte de l'exploitation de réservoir en profondeur (stockage de CO₂/H₂, géothermie profonde ou exploitation gaz/pétrolière), il est nécessaire d'améliorer au préalable la perméabilité du réservoir. Pour améliorer la perméabilité, l'une des méthodes consiste à réaliser des stimulations par injection de fluide qui augmentent la pression de pore. Toutefois, cette méthode peut entraîner une augmentation du risque sismique sur des failles éloignées. En effet, la surpression provoque une diminution de la contrainte normale effective, entraînant une rupture potentielle des failles distantes proches du seuil critique, connue sous le nom de sismicité induite. La sismicité induite potentiellement liée à l'exploitation des puits a été observée dans les zones de production de pétrole et de gaz, d'exploitation minière, de séquestration des fluides ou dans les réservoirs géothermiques profonds. L'objectif principal de ce travail est de prévenir la sismicité induite par des failles distantes proches du seuil critique en minimisant les perturbations de pression à distance du puits tout en maintenant une pression de pore importante à proximité du puits. Nous étudions numériquement la diffusion des perturbations de pression dues à l'injection en puits.
## METHODOLOGIE

Un modèle numérique basé sur la méthode des différences finies est développé pour résoudre l'équation de diffusion de la pression. La variation du champ de pression dans un milieu perméable homogène suit l'équation de diffusion résultant de l'équation de conversation de masse, de la loi de Darcy et de l'équation d'état pour un fluide compressible. L'équation de diffusion est résolue par la méthode des différences finies avec un schéma explicite de temps et d'espace centré. La perturbation de la pression est initialement nulle et les conditions aux limites sont imperméables.

Le domaine est supposé isotrope et homogène comme l'illustre la Figure 1 pour différentes dimensions. Le domaine 2D représente le plan de faille et la zone endommagée perméable encastrée dans une roche moins perméable en 2D. Nous effectuons également des simulations dans le réservoir sédimentaire homogène à l'aide d'une modélisation en 3D.

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>**Fig. 1** – Géométries conceptuelles du modèle numérique : a) en 1D comme un courant d'écoulement ; b) en 2D comme un plan de faille encastré dans une roche moins perméable et c) en 3D comme un réservoir sédimentaire homogénéisé.</figcaption></figure>

Les paramètres de la roche et du fluide sont constants dans le modèle numérique. Aucune dépendance de la pression du fluide, du déplacement mécanique ou de la température n'est prise en compte.

## RESULTATS DE LA VALIDATION DU MODELE NUMERIQUE ET PERSPECTIVES

Le modèle numérique est validé en comparant les perturbations numériques de la pression à distance (à 5 km des puits d'injection/production) aux solutions analytiques développées à partir de la fonction de Green de l'équation de diffusion. La solution analytique est définie à partir de la fonction de Green de l'équation de diffusion. Les développements mathématiques ne sont pas décrits ici.

Les solutions analytiques ne sont disponibles que sous certaines hypothèses qui peuvent être résumées comme suit : (i) le moment où la perturbation de la pression est estimée doit être significativement plus élevé que la durée de l'injection/production ; (ii) la distance de la zone d'injection dépasse significativement la taille du puits d'injection et la profondeur de peau.

Quatre cas différents sont considérés pour la comparaison : (i) le monopôle, c'est-à-dire une seule injection dans le domaine 2D en tant que plan de faille ; (ii) l'injection/production en dipôle dans le domaine 2D ; (iii) le monopôle dans le domaine 3D en tant que réservoir homogénéisé ; (iv) l'injection/production dipolaire dans le domaine 3D. Bon accord entre les solutions analytiques et
numériques en 2D et 3D pour le monopôle et le dipôle. La Figure 2 illustre pour le profil spatial de perturbations en pression pour le monopôle et la Figure 3 pour son évolution temporelle en 2D.

<figure><img src="image_38.png" /></figure>

**Fig. 2** – Profil spatial le long de l'axe x des perturbations de pression en champ lointain de pression $P_{y,t}(x)$ en champ lointain pour le monopôle 2D à partir du modèle numérique (en ligne verte) et de la fonction de Green de l'équation de diffusion (en ligne bleue en pointillée) six jours après l'injection et une coordonnée y à environ 5 km de l'injection. La carte des perturbations de pression en haut à droite illustre l'emplacement du profil spatial (en ligne blanche en pointillés). Les parenthèses sur la carte et le graphique représentent les limites du profil pour éviter le bruit dû aux effets de bord.
<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>**Fig. 3** – Evolution temporelle des perturbations de pression en champ lointain $P_{x,y}(t)$ pour le monopôle 2D à partir du modèle numérique (en ligne verte) et de la fonction de Green de l'équation de diffusion (en ligne bleue en pointillés) à un endroit donné à environ 5 km de l'injection. La carte des perturbations de la pression en haut à droite illustre l'emplacement (comme un triangle orange).</figcaption></figure>

Le modèle numérique est ensuite utilisé pour étudier l'influence d'une stratégie différente d'injection/production de fluide (injection en fonction du temps) sur les perturbations de la pression à proximité du puits et à distance. Les performances de différentes stratégies de pompage sont comparées à un niveau de pression équivalent à proximité du puits dans la région ciblée par la simulation. L'étude est toujours en cours et les résultats préliminaires semblent montrer que la stratégie de pompage oscillante a un potentiel significatif dans la réduction de la sismicité induite sur les failles distantes.

## CONCLUSIONS

La validation de notre approche numérique a été effectuée : les perturbations de pression en champ lointain numériques et analytiques sont en bon accord en monopôle, dipôle en 2D en termes de profil spatial et d'évolution temporelle. La stratégie de pompage avec injection oscillante semble montrer une minimisation des perturbations de pression en champ lointain dans des résultats préliminaires. D'autres travaux incluant des modèles de complexité croissante avec des géométries de failles et des conditions opérationnelles plus réalistes seront menés pour des stratégies d'atténuation prévenant la sismicité induite par des failles distantes proches du seuil critique.
# USE OF DIFFUSIVE ELECTROMAGNETIC METHODS FOR CAVITY DETECTION

DUBOIS F.¹, BOURGEOIS B., DARNET M.

¹ BRGM, Orléans, France, f.dubois@brgm.fr

## RESUME

L'usage des méthodes électromagnétiques (EM) diffusives dans la détection des cavités reste limitée. Nous proposons dans ce travail de revoir les réponses des différentes méthodes diffusives face à une cavité de type carrière. On retrouvera la réponse basse fréquence des méthodes EM communément visualisée lors des acquisitions ERT. L'acquisition de données de terrain a permis de remettre en cause nos modèles et a souligné l'importance de données pétrophysiques lors de l'interprétation des données géophysiques.

**Mots clés** : électromagnétismes, cavités, méthodes diffusives, analyse de sensibilité

## ABSTRACT

The use of diffusive electromagnetic (EM) methods are still uncommon for cavity detection. In this work, we review the basic responses of diffusive methods in order to detect cavities (quarries). During this work, we retrieve the well-known low frequency response often seen with ERT soundings. Data acquisition on the field question our synthetic models and underlined the need of acquiring petrophysical data while interpreting geophysical data.

**Key words:** electromagnetism, cavity, diffusive methods, sensibility analysis

## INTRODUCTION

Dans le cadre de la détection géophysiques des cavités et carrières souterraines, une étude de faisabilité via les méthodes électromagnétiques a été menée. L'étude effectuée concerne des cavités/carrières localisées à une profondeur de 1 à 30m, c'est-à-dire celles ayant potentiellement un impact sur la stabilité des bâtiments et la sécurité des personnes. La méthode électromagnétique est introduite et les différentes formes d'acquisitions, pertinentes à la détection de cavités, sont présentées. Une partie modélisation numérique présente les différents résultats auxquelles on peut s'attendre lors d'une prospection électromagnétique ainsi qu'à l'amplitude de l'anomalie pour une certaine forme et profondeur de cavité. Dans une dernière partie, on présente la mise en œuvre sur le terrain de ces méthodes électromagnétiques appliquées au site de Savonnières-en-Perthois où une ancienne carrière de calcaire a été largement exploitée dès l'époque gallo-romaine. Cette carrière s'étend sous l'intégralité du village et pourrait présenter un aléa pour ces habitants. Une conclusion générale permet de remettre en évidence les points clés et les limites de la méthode à garder en tête lors de l'étude de ces cavités.

## Méthodes

La variété des méthodes EM permet de différencier deux types d'émetteurs : des émetteurs de type galvanique ou de type inductif. Les émetteurs galvaniques génèrent un courant électrique dans le sol à partir d'un câble relié au sol par deux électrodes. Les émetteurs inductifs génèrent un courant électrique dans une boucle fermée sans contact direct avec le sol.

Une carrière correspond à un vide rempli d'air possédant une résistivité électrique très supérieure à son encaissant (10⁸ Ohm.m pour l'air vs moins de 10⁵ Ohm.m pour la majorité des sols). Au premier ordre, la cible recherchée correspond donc à une anomalie résistante électriquement.
## Modélisations 1D

Dans un premier temps, nous considérons un milieu 1D constitué d'un demi-espace homogène puis d'un milieu tabulaire contenant une couche d'« air » symbolisant la cavité. Nous utiliserons comme milieu de référence un demi-espace homogène de résistivité électrique 100 Ohm.m et de permittivité diélectrique (relative) égale à 10 (correspondant à la moyenne des terrains rencontrés en milieu tempéré). La cavité est ici modélisée sous la forme d'une couche d'air à différentes profondeurs (5m,10m,15m et 20m) d'une hauteur de 2m, d'une résistivité électrique de $10^7$ Ohm.m et d'une permittivité diélectrique relative de 1. Excepté pour les tests de profondeurs, la cavité sera positionnée à 15m de profondeur comme valeur nominale. Dans les exemples ci-dessous, nous essayons aussi souvent que possible de se rapprocher de fréquences et d'offsets disponibles sur des équipements commerciaux.

Une source inductive symbolisée par un dipôle magnétique vertical (représentation simpliste d'une boucle de courant à grande distance d'observation) est disposée à 1m du sol. Le récepteur est déplacé à différentes positions afin d'obtenir un écartement source-récepteur de 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50m et des fréquences d'émission de 100 à $10^7$Hz. Dans le cas d'une source inductive, une configuration d'acquisition de type Slimgram (appareils : PROMIS (IRIS) ou MAX-MIN) et dans un environnement géologique typique d'un climat tempéré ($\rho$=100 ohm.m et $\varepsilon_r$=10) une couche d'air de 2m d'épaisseur peut facilement être détectée à une profondeur inférieure ou égale à 10m. Dès 15m, une analyse plus fine des paramètres du modèle géologique est nécessaire (Figure 1). Notamment, une cavité de plus grande épaisseur sera plus facile à détecter qu'une cavité fine à une même profondeur. Une attention particulière devra également être apportée à la résistivité électrique du milieu encaissant. En effet, une couche plus conductrice impliquera l'utilisation de fréquences plus basses pour la détection de cette cavité et un milieu encaissant plus résistant nécessitera des fréquences plus élevées. Ces considérations seront fondamentales et devront être prises en compte sur le terrain, puisque les appareils de mesures géophysiques ne sont pas capables d'utiliser toutes les fréquences du spectre ainsi que tous les offsets.

Dans le cas d'une source galvanique avec un dispositif broadside. Le maximum de réponse apparaît pour les basses fréquences et augmente lorsque l'offset entre TX et RX augmente (figure 2). Cette configuration correspond donc à une méthodologie de type TRE (tomographie de résistivité électrique) largement pratiquée en géophysique. On observe un très bon seuil de détection dans cette configuration (>100%). Cependant, du fait de la nature 1D de la modélisation on ne voit aucune sensibilité à l'épaisseur de la couche d'air.

Dans le cas d'une source galvanique avec un dispositif in-line. Le maximum de réponse apparaît pour les hautes fréquences via l'apparition d'un pic de haute amplitude. Ce maximum augmente lorsque l'offset entre TX-RX augmente. La réponse basse fréquences reste néanmoins présente jusqu'à la partie DC. On observe encore une fois un très bon seuil de détection dans cette configuration (>100%). Cependant, du fait de la nature 1D de la modélisation on ne voit aucune ou peu de sensibilité à l'épaisseur de la couche d'air.
<figure><img src="image_40.png" /></figure>

**Fig. 1** – Différence relative sur la composante verticale avec et sans couche d'air de 2m d'épaisseur située à 15m de profondeur. La plus grande différence se situe à la fréquence 666kHz et correspond à un maximum de 6.9% pour un offset TX-RX de 45m.

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

**Fig. 2** – Différence relative sur la composante horizontale (en broadside) avec et sans couche d'air de 2m d'épaisseur située à 15m de profondeur. La plus grande différence se situe à la fréquence 1kHz et correspond à un maximum de 232% pour un offset de 50m.

## Modélisations 3D

Bien que très utile pour simplifier les phénomènes en électromagnétisme, les modélisations 1D ne permettent pas de comprendre l'intégralité des phénomènes se produisant sur des objets complexes tels que des cavités. Dans cette partie nous explorons les phénomènes non modélisés en 1D tels que les accumulations de charges sur les parois de la cavité ainsi que l'étendue spatiale limitée de celle-ci. Cependant une très faible proportion surfacique de piliers rocheux (moins de 10% de la surface
totale de la carrière) suffit à abaisser la résistivité apparente de l'ensemble de 5 ordres de grandeur pour atteindre une résistivité apparente de 1000 Ohm.m. Or, la réponse d'une cavité de résistivité 1000 Ohm.m (10% de piliers) est bien plus faible (environ 5 fois) que celle d'une cavité de résistivité

## Données observées

Dans le but de comparer les réponses observées et synthétiques des champs électromagnétiques, une acquisition sur le terrain a été effectuée sur une ancienne carrière de Savonnières-en-Perthois. Une acquisition ERT et CSEM ont été effectuées. Cette carrière d'une épaisseur comprise entre 2-4m d'épaisseur est composée de chambres et piliers. L'évaluation des données de TRE et CSEM n'a pas permis de détecter la présence d'une carrière à 15m de profondeur. Une des raisons avancées pourrait être la présence de piliers au sein de cette cavité provoquant une chute de la résistivité électrique. De plus, ces piliers peuvent avoir subis de l'altération diminuant encore plus la résistivité apparente de la carrière (Figure 3).

<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Fig. 3 -Influence de la résistivité électrique sur les champs électriques mesurés.</figcaption></figure>

## CONCLUSIONS

Du point de vue géophysique, ce type d'application revient dans la grande majorité des cas à détecter et caractériser un corps électriquement résistant (l'air) dans un milieu encaissant conducteur (les roches). En fonction de la fréquence exploitée et du type d'excitation électromagnétique. Les modélisations numériques montrent que ces méthodes ont des sensibilités et résolutions très différentes mais également une logistique de déploiement très variable. D'une manière générale, les méthodes galvaniques (TRE ou CSEM) sont à privilégier pour leur bonne sensibilité à la présence de corps électriquement résistants. Toutefois, leur inconvénient est la logistique pour pouvoir déployer des lignes d'électrodes de mesure et d'injection dans le sol.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

* Bourgeois B., Penz S. & Asfirane F. (2016). Approche multifréquentielle en méthodes EM à source galvanique - Nouveau concept de résistivité apparente incluant le cas particulier de la longue électrode d'injection. Rapport final. Orléans: BRGM.

* Chouteau M. & Giroux B. (2005). Géophysique appliquée II 7.449: Méthodes électromagnétiques. Montréal: Ecole Polytechnique.
<figure><img src="image_43.png" /></figure>
Imager des structures cachées par le temps (archéogéophysique, sites industriels)
# DÉTECTION ET CARACTÉRISATION D'ANCIENNES DÉCHARGES COTIÈRES : ÉTUDE DE CAS EN CÔTE NORMANDE AVEC LES MÉTHODES ELECTRIQUE ET ÉLECTROMAGNETIQUE

## NOUVEAU MARIE¹, CAVALCANTE FRAGA LUIS HENRIQUE²

¹ ENVISOL, 2 rue Hector Berlioz 38110 La Tour-du-Pin, France, mc.nouveau@envisol.fr

²Université de Rouen Normandie - UMR CNRS 6143 M2C, Bâtiment Sciences et Techniques, place Emile Blondel, 76821 Mont Saint Aignan, luishcfraga@gmail.com

## RÉSUMÉ

L'inversion 1-D de conductivités électriques apparentes mesurées par induction électromagnétique couplée à des tomographies de résistivité électrique a été réalisée afin de caractériser la géométrie de deux anciennes décharges côtières en Normandie. Les résultats sont probants sur l'une des décharges, notamment pour la détermination de ses limites latérales. Néanmoins, la définition du fond de la décharge demeure complexe malgré l'étalonnage des données électromagnétiques.

**Mots clés** : Décharges côtières, induction électromagnétique, tomographie de résistivité électrique, modélisation, inversion

## ABSTRACT

1-D inversion of apparent electrical conductivities measured by electromagnetic induction coupled with electrical resistivity tomography were carried out to characterize the geometry of two former coastal landfills in Normandy. The results were conclusive for one of the landfills, in particular for the determination of its lateral limits. However, defining the 'bottom' of the landfill remains complex despite the calibration of the electromagnetic data.

**Key words:** Coastal landfills, EMI mapping, electrical resistivity tomography, modelling, inversion

## INTRODUCTION

La détection et caractérisation de décharges côtières représentent un enjeu environnemental majeur vis-à-vis du recul du trait de côte qui risque d'engendrer la mobilisation des déchets enfouis. De plus, la réalisation de sondages intrusifs représente un risque de percement de dispositifs de protection Et dans ce contexte, des techniques non destructives comme les méthodes géophysiques de proche surface, peuvent fournir des informations nécessaires pour la gestion du massif de déchets. Le couplage de la méthode électromagnétique à induction (EMI – *electromagnetic induction*) et de la méthode de tomographie électrique (ERT – *electrical resistivity tomography*) a déjà fait l'objet de travaux scientifiques aux résultats prometteurs. La méthode EMI sert notamment à la délimitation latérale des décharges et l'ERT à leur délimitation en profondeur (Cavalcante Fraga *et al.* 2019).

En zone côtière, plusieurs sources anthropiques de bruit, et notamment la forte salinité environnante (faible résistivité électrique), peuvent rendre difficile la détection des décharges. Ce résumé présente les résultats obtenus lors de la caractérisation géométrique (i.e. la délimitation latérale et en profondeur) de deux décharges situées sur la côte normande.

Le Site 1 a fait l'objet d'un confinement d'urgence : la zone de déchets - déjà en cours de mobilisation et de relargage dans la mer - a été recouverte d'un géotextile et d'enrochements. Le Site 2, correspond à une ancienne décharge sauvage dont la localisation est basée sur la mémoire des riverains. Une petite digue d'environ 1 m de hauteur sépare la plage de l'emprise approximative de la décharge.

## MÉTHODOLOGIE

Pour chaque site, le même protocole a été mis en œuvre : 1) La réalisation d'une cartographie EMI avec un CMD-Explorer (Gf Instruments s.r.o, République Tchèque) en configuration VCP (Dipôles Horizontaux, ou Vertical Co-Planar). Cet instrument possède trois bobines réceptrices écartées de
1,48 m (C1), 2,82 m (C2) et 4,49 m (C3) de la bobine émettrice (fréquence d'émission : 15 kHz). Il était porté à une hauteur d'environ 1 m. 2) l'acquisition de deux sections ERT à l'aide d'un Syscal Pro (Iris Instruments, France) utilisant un dispositif Wenner-Schlumberger réciproque et un espacement d'électrodes de 1,5 m. Ces profils ont été implantés de manière à croiser les anomalies mises en évidence par la cartographie EMI.

Les conductivités électriques apparentes EMI ont été étalonnées avec l'ensemble des deux profils ERT (Lavoué et al. 2010). L'étalonnage a été établi sur la base de la corrélation linéaire entre les réponses EMI théoriques, à partir de modèles 1-D extraits des sections ERT inversées, et les mesures EMI de terrain.

Les conductivités électriques apparentes étalonnées ont ensuite été inversées en utilisant un modèle 1-D (Schamper et al. 2012). Le modèle de départ contenait environ 20 couches afin d'obtenir un modèle inversé lisse. Des résidus d'inversion égaux ou inférieurs à 1 indiquent que les modèles inversés expliquent les données dans la marge d'erreur considérée (ici 5% ou 1mS/m).

## RÉSULTATS

### SITE 1 : Décharge n°1 (absence de digue)

Aucune des cartes de conductivité électrique apparente issues des 3 écartements ne permet de distinguer de façon claire la décharge bien que celle-ci soit visible en surface (Fig. 1a). On observe en revanche clairement un gradient de conductivité électrique augmentant vers la mer et en profondeur (de 15 mS/m à 100 mS/m. Les sections ERT montrent une anomalie légèrement plus conductrice (de 4 Ω.m à 20 Ω.m) au croisement des deux profils.

L'inversion des conductivités électriques apparentes donne un modèle de terrain avec une couche hétérogène en surface et de plus en conductrice en profondeur, avec une gamme de résistivités allant de 1 Ω.m à 300 Ω.m (Fig. 1b et 1c).

### SITE 2 : Décharge n°2 (en retrait d'une digue)

Les cartes de conductivité électrique apparente montrent une zone plus conductrice (de 50 mS/m à 100 mS/m) au centre de l'emprise (Fig. 2a). Cette anomalie est moins visible en profondeur, mais reste discernable sur la carte du plus grand écartement (carte C3 Fig. 2a). Les sections ERT montrent elles aussi une zone plus conductrice et plus hétérogène au centre des profils (de 60 Ω.m à 120 Ω.m).

L'inversion des conductivités électriques apparentes a permis la reconstruction de l'anomalie centrale (Fig. 2b). Elle présente une couche superficielle hétérogène (de 3 Ω.m à 650 Ω.m) et de plus en plus conductrice en profondeur (de 3 Ω.m à 35 Ω.m). Les résidus d'inversion indiquent que les données sont mal résolues par les modèles les plus proches de la mer (Fig. 2c).

## DISCUSSION

La décharge n°2, ancrée dans la couche superficielle, est identifiable par son caractère plus conducteur (présence d'éléments métalliques) que la formation sableuse encaissante (Fig. 2). En revanche, la décharge n°1, malgré son affleurement en surface, n'a pas été ni détectée ni caractérisée sur les prospections géophysiques. Ceci est possiblement dû à la nature différente des déchets enfouis et à la plus grande proximité de la mer à ce niveau de la côte (Fig. 2).

La discrimination du fond le décharge n'est pas aisée. En supposant que la fond de la décharge ne dépasse pas le niveau de saturation du biseau salée (dépôt des déchets dans un environnement sec, avant d'atteindre la saturation en eau salée), la profondeur maximale de la décharge est alors marquée par la zone de saturation du biseau salée. La transition saturée/non saturée n'est pas franche, mais graduelle, et se traduit par un gradient de résistivité électrique. Ainsi, à partir des données EMI, ERT et
du niveau actuel de la mer, la profondeur du fond de la décharge n°2 a été estimée entre 3 m et 4 m. Des sondages de sol à la pelle mécanique ont bien mis en évidence des déchets dans la zone délimitée, mais seulement jusqu'à environ 1,5 m de profondeur (c.à.d. du même ordre de grandeur que l'écartement inter-électrode utilisé).

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>**Fig. 1** –Résultats des prospections géophysiques sur le site 1 : a) Cartes des conductivités électriques apparentes brutes et sections de résistivité électrique inversée. b) Coupes de conductivité électrique en profondeur résultant des inversions des conductivités électriques apparentes étalonnées (0,5 m ; 1,5 m et 3 m de profondeur). c) Résidus d'inversion EMI.</figcaption></figure>

## CONCLUSIONS

L'utilisation de l'EMI et de l'ERT a permis de mettre en évidence une décharge sur les deux cas étudiés, à travers la démarcation de ses limites latérales. Malgré ses limitations, l'étalonnage des conductivités apparentes EMI est recommandé car 1) très peu de fournisseurs rendent publics leur protocole d'étalonnage ou la façon dont les appareils restituent les mesures et 2) elle permet une amélioration de résultats d'inversion. En revanche, dans notre étude de cas, l'inversion EMI n'a pas apporté plus d'informations que les données brutes. De plus, la présence ou l'absence d'une digue semble influencer les résultats par le biseau salé.

La détermination de la limite verticale de la décharge demeure encore difficile d'autant plus que dans le cas du site 2) elle est du même ordre de grandeur que l'écartement inter-électrode utilisé. Elle dépend également du contexte du site et la décharge peut facilement être masquée par un niveau aquifère salé. D'autres méthodes pourraient être testées (géoradar, magnétisme), afin de compléter la méthodologie proposée pour la caractérisation des décharges. Néanmoins, la gamme de techniques appliquées sera toujours contrainte par le budget et le planning des projets d'aménagement côtiers.
<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>**Fig. 2** – Résultats des prospections géophysiques sur le site 2 : a) Cartes des conductivités électriques apparentes brutes et sections de résistivité électrique inversée. b) Coupes de conductivité électrique en profondeur résultants des inversions des conductivités électriques apparentes étalonnées (0,5 m, 1,5 m et 3 m de profondeur). c) Résidus d'inversion EMI.</figcaption></figure>

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

**CAVALCANTE FRAGA L. H., SCHAMPER C., NOËL C., GUÉRIN R., REJIBA F., 2019** – Geometrical characterization of urban fill by integrating the multi-receiver electromagnetic induction method and electrical resistivity tomography: A case study in Poitiers, France. *European Journal of Soil Science*, 70(5), 1012-1024.

**DAHLIN, T., & ZHOU, B., 2004** – A numerical comparison of 2D resistivity imaging with 10 electrode arrays. Geophysical prospecting, 52(5), 379-398.

**DEGROOT-HEDLIN, C., & CONSTABLE, S., 1990** – Occam's inversion to generate smooth, two-dimensional models from magnetotelluric data. Geophysics, 55(12), 1613-1624.

**LAVOUÉ F., VAN DER KRUK J., RINGS J., ANDRÉ F., MOGHADAS D., HUISMAN J. A., LAMBOT S., WEIHERRNÜLLER L., VANDERBORGHT J., VEREECKEN H., 2010** – Electromagnetic induction calibration using apparent electrical conductivity modelling based on electrical resistivity tomography. *Near surface geophysics*, 8(6), 553-561.

**SCHAMPER C., REJIBA F., GUERIN R., 2012** – 1D single-site and laterally constrained inversion of multifrequency and multicomponent ground-based electromagnetic induction data—Application to the investigation of a near-surface clayey overburden. *Geophysics*, 77(4), WB19-WB35.
# UTILISATION DU GEORADAR POUR LA DETECTION DE VESTIGES ARCHEOLOGIQUES EN VILLE : DEUX CAS D'ETUDE SUIVIS DE TRANCHEES DE DIAGNOSTIC

FORES B.<fnref n="1" />, HULIN G.<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, PAEZ-REZENDE L.<fnref n="1" />, DEVEVEY F.<fnref n="1" />

## RESUME

Le géoradar est de plus en plus prescrit en amont des diagnostics archéologiques en milieu urbain que ce soit sur de larges surfaces ou sur la voirie. Dans ce cas, la présence de nombreux réseaux urbains et l'étroitesse de la bande investiguée pose la question de la pertinence de ces opérations. Basé sur les exemples de géoradar sur voirie à Limoges et Cherbourg, des résultats très intéressants peuvent être attendus mais l'expérience a montré qu'une connaissance a priori des vestiges recherchés, de leur profondeur attendue ainsi que du plan des réseaux en activité est fortement recommandée.

Mots clés : géoradar, archéologie, milieu urbain, cas d'étude

## ABSTRACT

Ground penetrating radar is being increasingly used in urban areas to evaluate presence of archaeological remains, on large areas such as place and park but also on road. However, the urban context has some limitations, as for examples the numerous and the narrowness of the streets and hence the geophysical map obtained. Here we present a collection of GPR survey carried out in two French cities, followed by trial trenching observations. In such a context, very informative results can be expected, but a priori information on the remains and utilities are highly recommended.

Key words: Archaeological prospection; urban areas, utilities, GPR

## INTRODUCTION

Le géoradar est utilisé depuis plusieurs décennies en ville pour la détection des réseaux enterrés (Gabryś et al. 2019). En France, il est dorénavant de plus en plus demandé afin d'évaluer la présence de vestiges en amont ou en complément d'un diagnostic archéologique préventif (Paez-Rezende and Hulin 2021) que ce soit sur de large zone telles que des places ou des parcs mais également sur les voiries qui constituent des linéaires souvent étroits. Cette approche non destructrice, dont l'intérêt pour la détection de vestiges enfouis est indéniable (e.g. Goodman 2008), peut sembler idéale en contexte urbain où la réalisation de tranchées est délicate (circulation, ouverture de l'enrobée, présence de réseaux). Cela est particulièrement le cas avec les nouveaux radars multi-antennes présents sur le marché et pouvant être tractés sur la route sans interruption du trafic. Malgré tout, de nombreuses limitations existent en milieu urbain (Trinks et al. 2009 ; Masini et al. 2020). L'entretien des routes en fait un milieu très hétérogène ; les routes sont également le passage privilégié de nombreux réseaux enterrés (y compris désaffectés ou inconnus), et leurs tranchées d'installation peuvent avoir détruit tout ou partie des vestiges. Enfin, l'étroitesse des rues offre une vision limitée du sous-sol ce qui est un inconvénient majeur lorsque l'on ne recoupe qu'une portion réduite d'un vestige. Nous présentons ici les résultats géoradar obtenus sur la voirie de deux villes, Cherbourg et Limoges, suivis de tranchées de diagnostic et nous discutons de la pertinence (ou non) de réaliser une cartographie radar sur la voirie selon les contextes.

<footnote n="1">¹ Institut National de Recherches Archéologiques Préventives, Paris, France</footnote>

<footnote n="2">² UMR 7619 Metis, Paris, France</footnote>
## METHODE

Pour ces deux études, un Radar multi-antenne Impulse Radar Raptor a été utilisé. Il se compose d'antennes 450 MHz espacées de 8 cm avec 8 voies de mesures simultanées dans sa version manuelle et 18 voies dans sa version tractée (Fig.1). Le positionnement centimétrique a été réalisé soit à l'aide d'un GNSS Trimble R4S avec correction RTK du réseau Teria, soit à l'aide d'une station totale robotisée Trimble S5. Les logiciels Condor et GPRSlice ont été utilisés pour le traitement des données (correction du temps zéro, filtrage, gain, interpolation, migration 3D, stacking) ainsi que la création des radargrammes et des tranches horizontales. Les vitesses de propagation estimées varient autour de 10 à 11 cm.ns⁻¹ sur la plupart des routes étudiées. Les prospections ont essentiellement eu lieu au printemps 2022. Au total, plus de 6,5 km de routes ont été prospectées à Limoges et environ 1 km à Cherbourg. Dans les deux cas, l'acquisition s'est faite sans interruption du trafic routier.

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Fig. 1 – Raptor 18-canaux avec positionnement GNSS dans la ville de Cherbourg.</figcaption></figure>

## RESULTATS

Sur le kilomètre de route cartographié à Cherbourg, quatre zones ont été identifiées comme ayant un fort potentiel archéologique. Dans la zone la plus convaincante, une tour médiévale et ses remparts avec contreforts sont clairement visibles sur les tranches à partir de 40 cm de profondeur. De multiples réflexions plus profondes ont également pu être reliées à des sépultures grâce à la tranchée de diagnostic réalisée à la pelle mécanique par la suite (Fig.2).

A Limoges, le géoradar a révélé des vestiges gallo-romains dans certaines rues les plus proches du centre-ville et du centre antique. Dans la rue du Pont St-Martial par exemple, des vestiges ont été repérés sus un grand nombre de réseaux (Fig.3). La présence de ces vestiges étaient attendus basé sur les résultats d'une fouille des années 70. Plus loin du centre antique, très peu d'anomalies ont été repérées avec un bon degré de confiance, l'une d'entre elles ayant été confirmée récemment dans les tranchées de diagnostic, toujours en cours, et dont les résultats seront certainement très instructifs. De manière générale, les tests réalisés à Limoges ont montré une très forte atténuation du signal radar en périphérie du centre-ville du fait d'un sol plus argileux. De fait son utilisation ici est à pondérer du fait d'un sol inégalement favorable selon les secteurs de la ville considérés.
<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>Fig. 2 – Cherbourg – Quai de Caligny : La « tour de l'église » et le cimetière vu par le géoradar et les résultats de la tranchée de diagnostic (photographie drone J-L. Lamache). Fond BD Ortho IGN.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Fig. 3 – Limoges – Rue du Pont Saint Martial : vestiges de la « maison des Nones de Mars » observés au géoradar et report des résultats de la fouille des années 1970. Fond BD Ortho IGN.</figcaption></figure>
## CONCLUSIONS

Les résultats énoncés ici sont à mettre en balance avec la totalité de la surface prospectée. Les réseaux urbains se densifient fortement à l'approche des centres- villes et compliquent très fortement la lecture. A Cherbourg, sur les quatre zones identifiées, trois sont hors du centre et bien moins impactées par les réseaux. De plus, certains des vestiges observés en tranchées, peu profonds, ne sont pas visibles sur les données radar. A Limoges, le fait d'observer des vestiges sous un grand nombre de réseaux est une exception. Sur la majeure partie du tracé prospecté, la densité de réseaux est telle que très peu d'anomalies archéologiques ont pu être observées.

Les informations *a priori* sur les vestiges ont une grande importance. Dans les deux villes étudiées, la majorité des vestiges avérés ont été observés dans des zones dont le potentiel archéologique était fort et en partie connu. Une simple indication de l'orientation des vestiges facilite grandement la distinction entre un mur et un réseau. Au vu du signal bruité et souvent faible sous les réseaux, la distinction n'est pas toujours possible sur les radargrammes.

Le radar multi-antennes offre donc un fort potentiel pour l'archéologie en contexte urbain, y compris sur la voirie même si son utilisation doit être raisonnée. Il est probable que le résultat soit une simple cartographie des réseaux souterrains, bien qu'elle présente tout de même un intérêt pour positionner les tranchées dans le cadre d'un diagnostic archéologique. Le radar doit être préféré sur des routes larges ou le nombre de réseaux est modéré. Les anomalies difficiles à interpréter pourront toujours être réinterprétées en fonction des résultats des tranchées de diagnostic et fournir l'extension des faits mis au jour.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

**GABRYS, M., KRYSZYN, K., ORTYL, Ł., 2019** – GPR surveying method as a tool for geodetic verification of GESUT database of utilities in the light of BSI PAS128. *Reports on Geodesy and Geoinformatics*, 107(1); 49-59. https://doi.org/10.2478/rgg-2019-0006

**GOODMAN, D., 2008** – GPR methods for archaeology. Seeing the Unseen. Geophysics and landscape archaeology. *CRC Press*. 2008; 255-70.

**MASINI N., GARCIA S., SILEO M., CAPOZZOLI L., VERA D., LASAPONARA R., 2020** – Urban Archaeo-Geophysics in Cusco. The Case Studies of Paraninfo and Casa Concha. *IMEKO TC-4 International Conference on Metrology for Archaeology and Cultural Heritage Trento, Italy, October 22-24, 2020*.

**PAEZ-REZENDE L., HULIN G., 2021** – A Combined Approach Using GPR and Trial Trenches in Cherbourg for Archaeological Evaluation. 14th ICAP, 8-10 September 2021, Lyon, France. *ArcheoSciences*, revue d'archéométrie. 2021; 45(1); 101-3.

**TRINKS I., KARLSSON P., BIWALL A., HINTERLEITNER A., 2009** – Mapping the urban subsoil using ground penetrating radar – challenges and potentials for archaeological prospection. *ArcheoSciences*. 2009; 33(suppl); 237-40. https://doi.org/10.4000/archosciences.1630
# LA POLARISATION PROVOQUEE DES PARTICULES METALLIQUES : RETOURS D'EXPERIENCES DE TERRAIN ET EN LABORATOIRE

KESSOURI P.<fnref n="1" />, RYCKEBUSCH C.<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, RAHAMANI M.<fnref n="1" />

## RESUME

La polarisation provoquée (PP) a été utilisée pour caractériser d'anciens sites et gisements métallurgiques dans le cadre du projet NWE-REGENERATIS. Cette présentation s'appuie sur les résultats obtenus pour le site de Pompey (FR) pour développer la méthodologie retenue : Approche classique à laquelle s'ajoute (3) Echantillonnage ciblé ; (4) Analyses géochimiques en laboratoire (XRF) ; (5) Analyse géostatistique des corrélations entre données PP et géochimiques ; (6) Interprétation quantitative à l'aide d'une approche géostatistique qui permet de distinguer différents volumes de composition chimique différente et d'y associer une probabilité jointe d'occurrence.

**Mots clés** : Polarisation Provoquée ; particules métalliques ; approche géostatistique ; probabilité jointe

## ABSTRACT

Induced polarization (IP) has been used to characterize past metallurgical sites and deposits as part of the NWE-REGENERATIS project. This presentation is based on the results obtained for the Pompey site (FR) to develop the adopted methodology: Classic approach to which is added (3) Targeted sampling; (4) Laboratory geochemical analyses (XRF); (5) Geostatistical analysis of correlations between IP and geochemical datasets; (6) Quantitative interpretation using a geostatistical approach that makes it possible to distinguish between different volumes and to associate a joint probability of occurrence.

**Key words:** Induced Polarization; metallic particles; geostatistical approach; joint probability

## INTRODUCTION

Les anciens sites et gisements métallurgiques représentent une part importante des sites potentiellement contaminés dans l'Union européenne (UE) : environ 100 000 ont été identifiés uniquement dans les régions du Nord-Ouest de l'UE. Si les déchets récents des sites encore en activité sont couramment valorisés, ce n'est pas le cas des anciens granulats à forte teneur en métaux ferreux (et autres), scories blanches et noires, résidus de bassins de décantation, etc., qui sont considérés comme des sources de pollution et sont coûteux à gérer ou à éliminer. Ces sites pourraient être considérés comme des opportunités de valorisation de grands volumes de ressources (métaux, matériaux et terres) en utilisant des techniques d'exploitation minières urbaines, s'ils étaient mieux caractérisés.

La méthode de polarisation provoquée (PP) est une méthode géophysique connue pour être sensible à la présence de particules métalliques disséminées dans les couches du sous-sol. Si l'interprétation qualitative des paramètres PP mesurés sur le terrain (c'est-à-dire la résistivité électrique et la chargeabilité) est répandue, l'interprétation quantitative en termes de concentrations de différentes particules métalliques reste à développer.

Cette présentation est centrée sur des expériences récentes à la fois en laboratoire et sur le terrain pour interpréter de façon quantitative les résultats PP.

<footnote n="1">¹ BRGM, 45100 Orléans, France, p.kessouri@brgm.fr</footnote>

<footnote n="2">² Université d'Orléans, CNRS, BRGM, ISTO, UMR 7327, F-45071, Orléans, France</footnote>
# 1. CONTEXTE ET SITE D'ETUDE

L'exemple du site de Pompey (FR), investigué dans le cadre du projet NWE-REGENERATIS (https://www.nweurope.eu/projects/project-search/nwe-regeneratis-regeneration-of-past-metallurgical-sites-and-deposits-through-innovative-circularity-for-raw-materials/), est utilisé dans cette étude pour présenter l'intérêt d'utiliser des mesures PP dans le domaine temporel (TDIP) pour caractériser les anciens sites et dépôts métallurgiques. Il s'agit d'un ancien bassin de décantation des boues issues des hauts fourneaux de l'ancien site métallurgique de Pompey-Frouard-Custine. Le site est choisi pour deux raisons principales: (1) il accueillait diverses activités de production d'alliages à base de fer ; (2) il a été réhabilité en surface, et la documentation historique et les investigations ont été faites dans le respect de la législation et des valeurs-seuil françaises.

Des mesures géophysiques multi-méthodes ont été entreprises sur le site. Six profils de mesures électriques ont été réalisés (voir Fig. 1) : 5 profils dans la direction Nord-Sud et 1 profil transversal. La configuration choisie est de type Dipole-Dipole avec un écartement de 2.5 m pour des profils de 96 électrodes (voir Fig. 1). Les mesures ont été réalisées à la fois en terme de résistivité ρ et chargeabilité M. En plus des profils de polarisation provoquée, trois profils sismiques, ainsi qu'une cartographie magnétique et électromagnétique du site ont été déployés (voir Fig. 1).

<figure><img src="image_49.png" /></figure>

Fig. 1 - a) Carte du site de Pompey avec positionnement des différentes mesures géophysiques réalisées ; b) Carte du site de Pompey avec localisation des différents points d'échantillonnage.

# 2. METHODOLOGIE

La méthodologie de travail pour les données PP sur le site, développée au cours du projet NWE-REGENERATIS par l'université de Liège et le BRGM, peut être découpée en plusieurs phases :

## Phase 1 : Conception des levés géophysiques

Cette phase comprend une analyse des données historiques (plans, rapports, photos), ainsi qu'une visite de site pour analyser l'environnement du site. Une sélection des implantations d'électrodes et des configurations de mesure les plus adaptées est effectuée à ce stade.

## Phase 2 : Mesures sur site

Cette phase comprend les mesures PP sur site, ainsi que le traitement et l'inversion des données pour aboutir à une interprétation qualitative des données en terme de zones ou de couches d'intérêt.

## Phase 3 : Echantillonnage ciblé

Suite à ces premières investigations et à l'identification des zones d'intérêt, un plan d'échantillonnage est proposé pour extraire des échantillons de sol qui seront analysés en termes de propriétés géophysiques ainsi que de paramètres physico-chimiques.
## Phase 4 : Analyses en laboratoire

Des analyses chimiques plus ou moins poussées sont réalisées. Une analyse en terme de concentration en éléments chimiques à l'aide de la méthode de fluorescence aux rayons X est un minimum. Elle peut être complétée par une analyse de diffraction aux rayons X pour connaître la nature des minéraux, couplée à une analyse granulométrique. Enfin des mesures PP de laboratoire peuvent être effectuées sur les mêmes échantillons.

## Phase 5 : Analyse géostatistique des corrélations

Une analyse en terme de matrice de corrélation ou une analyse des composants principaux sur l'ensemble du jeu de données précédemment acquis (terrain et laboratoire) est utilisée pour identifier des corrélations entre les jeux de données géophysiques, physiques et géochimiques. Les corrélations établies permettent de distinguer des clusters qui serviront d'entrée à l'interprétation finale.

## Phase 6 : Interprétation quantitative

Les clusters obtenus sont utilisés dans l'interprétation finale des données de terrain. Celle-ci se fait soit par application d'algorithmes de type machine-learning, soit par approche probabilistique (cf. Isunza-Manrique et al., 2023). L'interprétation permet de caractériser les matériaux de valeur en termes de volume/quantité, concentration, type de métal, granulométrie...

# 3. RESULTATS

Après filtrage et inversion séparés de chaque profil électrique, les 6 sections inversées sont replacées dans un système de coordonnées globales. La Figure 2a) présente les résultats obtenus en terme de facteur métallique *MF* (*MF*=2000.M/ρ), qui met en évidence les zones à la fois conductrice et chargeable. Une zone de *MF* plus élevé est observée au Sud du site. Des échantillons provenant de deux forages sont prélevés sur ce volume (FP1 et FP4). Une autre anomalie de *MF* élevé est observée à l'extrême Nord des profils. Un sondage (FP3) est réalisé dans cette zone. Enfin, l'emplacement du dernier forage (FP2) est choisi comme représentatif des niveaux moyens observés sur la majorité du bassin.

Une analyse en composantes principales (PCA) a été réalisée sur les résultats XRF des échantillons prélevés (voir Fig. 2b) et c)). Quatre composantes principales expliquent la majorité du jeu de données géochimiques. L'analyse PCA, couplée avec un outil de clustering permet de mettre en évidence 4 couches différentes: (1) une couche d'alluvions naturels profonde (couche A sur la Fig 2b)); (2) et (3) deux couches de matériaux provenant de l'ancien bassin de décantation ; (4) une couche de dépôts anthropiques post-fermeture du site sidérurgique (couche la plus en surface).

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

Fig. 2 –a) Profils de mesure PP représentés en terme de facteur métallique (MF=2000.M/ρ) et localisation des points d'échantillonage ; b) analyse des composants principaux (PC1 vs PC2) avec identification de 3 clusters sur les éléments chimiques et projection des points de mesure représentés en fonction de leur altitude. Les groupes A et B ont été identifiés par une analyse plus fine en fonction de l'altitude ; c) analyse des composants principaux (PC1 vs PC2) sur les éléments chimiques représentés en fonction de leur cluster d'appartenance

Les clusters obtenus sur les échantillons sont utilisés pour interpréter les données PP de terrain. Une approche probabiliste (cf. Isunza-Manrique et al., 2023) a été adaptée aux données de Pompey pour
interpréter les résultats en terme de couches, avec une probabilité jointe conditionnelle associée (voir Fig. 3).

## CONCLUSIONS

La méthodologie développée lors du projet NWE-REGNERATIS par l'université de Liège et le BRGM a été appliquée sur le site pilote de Pompey. Elle permet d'identifier plusieurs couches de matériaux revalorisables, avec une probabilité jointe d'occurrence associée à chaque couche (voir Fig. 3). Cette information supplémentaire est intéressante pour établir un modèle économique et déterminer l'intérêt du site à être reclassée. La signature PP obtenue sur le site permet donc de mieux le caractériser et réévaluer le potentiel des sites et gisements métallurgiques passés.

<figure><img src="image_51.png" /><figcaption>Cluster 2: bassin de décantation – couche 2</figcaption></figure>

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>Cluster 3: alluvions naturels</figcaption></figure>

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Cluster 4: déchets anthropiques récents</figcaption></figure>

<figure><img src="image_54.png" /></figure>

Fig. 3 – Probabilité jointe conditionnelle de présence de chaque couche (cluster) en fonction de la position de la cellule sur les profils PP.

## REMERCIEMENTS

Cette étude a été financée par le projet Interreg North West Europe (NWE) appelé NWE-REGENERATIS qui vise à la régénération des anciens sites et gisements métallurgiques grâce à une circularité innovante pour les matières premières.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

ISUNZA MANRIQUE I., CATERINA D., NGUYEN F., HERMANS T., 2023 – Quantitative interpretation of geoelectric inverted data with a robust probabilistic approach. p. 93.
# ENSEIGNER LE TRAITEMENT DE DONNÉES
RADAR DE SOL PAR FEUILLES DE ÇALCUL JUPYTER:
APPLICATIONS EN ARCHÉOLOGIE

SAINTENOY A.¹, LÉGER E.¹, LAMBERT R.¹, CARRIVE P.¹

¹Université Paris-Saclay, CNRS, GEOPS, Orsay, France

## RÉSUMÉ

Le radar de sol est une méthode de plus en plus utilisée pour détecter des vestiges archéologiques dans les premiers mètres du sous-sol. Pour ce type d'application, une approche consiste à acquérir des profils radar parallèles entre eux, séparés de 50 centimètres, permettant de couvrir une surface avec un précision spatiale suffisante pour les cibles recherchées. Nous présentons ici une chaîne de traitements de tous ces profils, développée sous python, avec un environnement Jupyter, dans le cadre de différentes prospections sur différents sites archéologiques (Ostia-Antica (Italie), chapelle de Riez et abbaye de Thiron-Gardais). La chaîne de traitements permet d'appliquer les filtres classiques sur les données (filtrage fréquentiel, retrait de trace moyenne, gain, analyse d'hyperbole, migration de Stolt) et de visualiser les données en profils ou sous forme de carte d'amplitudes à différentes profondeurs. Les codes Python sont utilisés avec l'environnement Jupyter ce qui permet une utilisation adéquate pour l'enseignement des méthodes de traitement de données radar. L'expérience montre une très bonne réception de la part des étudiant·s·es à ces enseignements et une prise en main efficace lors de leurs différents stages.

**Mots clés :** Radar de sol, Archéologie, Python, Jupyter

## ABSTRACT

Ground-penetrating radar is increasingly used for detecting archaeological remains within the top meters of the ground. For this type of application, one approach consists in acquiring parallel radar profiles every 50 centimeters over a surface area of typically 30 m by 30 m. In this study, we present Python codes, developed within the Jupyter environment, for processing all these profiles, within the context of various archaeological surveys (Ostia-Antica in Italy, Riez'chapelle, and Thiron-Gardais' abbey). The processing tools include the application of classic filters on the data (frequency filtering, removal of mean trace, gain, hyperbola analysis, Stolt migration), as well as visualization of the data in the form of amplitude maps. Using the Jupyter environment provides an appropriate platform for teaching radar data processing methods. The experience shows that students give very positive feedbacks to this teaching and find it effective in their various internships.

**Key words :** Ground-Penetrating Radar, Archaeology, Python, Jupyter

## INTRODUCTION

Le radar de sol est une méthode géophysique très efficace dans les milieux résistants (faible proportion d'argile) pour mettre en évidence des vestiges archéologiques dans les premiers mètres du sous-sol [5]. Il existe de nombreux logiciels de traitements des données radar, GUI based, dont le logiciel REFLEXW [4]. Il est difficile d'enseigner avec ce logiciel payant et surtout sous licence non libre, car les traitements apparaissent comme des boites noires. Au sein du département des Sciences de la terre de l'université Paris Saclay, nous avons commencé à écrire nos propres codes de traitements de données radar au printemps 2016 sous Python. Par ailleurs, l'environnement Jupyter est l'une des solutions les plus adéquates pour transmettre des techniques de programmation, utilisée dans un grand nombre d'universités [2; 3; 6]. L'Université
Paris-Saclay est très engagée depuis 2015 dans l'usage de Jupyter pour l'enseignement avec notamment le déploiement depuis 2017 d'un service hébergé par le mésocentre Cloud@Virtual-Data JupyterHub@Paris-Saclay pour tous les personnels et étudiants. Nous avons profité de cette dynamique pour mettre en place des enseignements sur le traitement des données radar de sol basés sur l'utilisation de feuilles de calcul Jupyter. Nous illustrons ci-dessous les résultats obtenues à l'aide de cette chaîne de traitements par quelques exemples tirés de stages effectués par les étudiants·s·es de troisième année de licence Sciences de la Terre.

# EXEMPLES D'APPLICATION

## Cuisine hexagonale de l'abbaye de Thiron-Gardais (France)

Nous avons utilisé pour la première fois nos codes de traitements et de visualisation lors d'une prospection dans l'abbaye de Thiron-Gardais (Eure-et-Loire) au printemps 2018. Nous y recherchions tout particulièrement les fondations d'une cuisine hexagonale [1]. Les premiers traitements effectués sous REFLEXW ne permettaient pas de visualiser de signal associé à ces fondations. La flexibilité d'utiliser ces propres codes, nous a permis de joindre deux jeux de données acquis perpendiculairement entre eux, pour pouvoir atteindre une résolution spatiale qui a mis en évidence les fondations de la cuisine hexagonale de Thiron-Gardais (Figure 1).

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>Figure 1: Carte des valeurs absolues des amplitudes reçues sommées sur une tranche de 33 à 43 ns (1,6 et 2,1 m de profondeur) à l'abbaye de Thiron-Gardais (Mala 250 MHz). Les fondations de la cuisine hexagonale y sont visibles. L'échelle de couleurs "jet" varie de 0 (bleu) à 1 (rouge).</figcaption></figure>

## Forum d'Ostia-Antica (Italie)

Une acquisition radar (GSSI 350 MHz) à plus grande échelle, effectuée sur deux printemps (2021 et 2022), a permis d'obtenir des cartes d'amplitudes radar provenant de différentes profondeurs. Celle de la Figure 2, montre une carte de valeur absolue des amplitudes reçues sommées sur une tranche de 20 à 30 ns (correspondant aux profondeurs variant de 1 à 1,5 m). Des feuilles ont été entreprises sur des lieux stratégiques mis en évidence par cette carte. Les fondations mises à jour permettent de valider l'interprétation des données GPR.
<figure><img src="image_56.png" /></figure>

Figure 2: Carte des valeurs absolues des amplitudes reçues sommées sur une tranche de 20 à 30 ns (1 à 1,5 m de profondeur) à Ostia-Antica, Italie (GSSI 350 MHz). L'échelle de couleurs "veridis" varie de 0 (bleu) à 1 (jaune).

## Colline Saint-Maxime (Riez, France)

Le dernier exemple, présenté Figure 3 met en évidence les fondations d'une ancienne forteresse autour de la chapelle du XVIIème siècle sur la colline Saint-Maxime sur la commune de Riez (Alpes de Haute Provence). Ces mesures ont été comparées à des cartes de conductivité électrique apparente (mesurée à l'aide d'un CMD MiniXplorer) et des profils de résistivité électrique.

## CONCLUSIONS

Les différents exemples montrent l'efficacité de la chaîne de logiciels développée pour permettre d'obtenir des cartes d'amplitudes radar et mettre en évidence des fondations parfois jusqu'à 2 m de profondeur. L'outil a été à chaque fois pris en main par des étudiants de licence. Il est à compléter par de nombreux autres outils de traitement, déjà testés par ailleurs, comme le filtrage par décomposition en ondelette, ou par décomposition en valeurs singulières. Il est aussi envisagé de le compléter par des traitement de données complémentaires, comme les mesures d'un CMD miniXplorer ou celles d'un magnétomètre à proton. L'utilisation d'un environnement identique sera un atout pour le traitement et l'interprétation conjointe de ces différents types de données.

## RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] BONDE, S., MAINES, C., AND SAINTENOY, A. Thiron-gardais - choeur de l'abbaye et ancienne cuisine: Intervention archéologique préalable à une reconstruction du choeur gothique
<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Figure 3: Carte des valeurs absolues des amplitudes reçues sommées sur une tranche de 20 à 30 ns (1 à 1,5 m de profondeur) autour de la chapelle Saint-Maxime (GSSI 350 MHz). L'échelle de couleurs "jet" varie de 0 (bleu) à 1 (rouge).</figcaption></figure>

en 3d et prospection radar situant l'ancienne cuisine hexagonale. *Le collector, bulletin du réseau européen de l'Ordre de Tiron 7* (2019), 2-5.

[2] GARFINKEL, A., BENNOUN, S., DEEDS, E., AND VAN VALKENBURGH, B. Teaching dynamics to biology undergraduates: the ucla experience. *Bulletin of Mathematical Biology* 84, 3 (2022), 1-23.

[3] JOHNSON, J. W. Benefits and pitfalls of jupyter notebooks in the classroom. In *Proceedings of the 21st Annual Conference on Information Technology Education* (2020), pp. 32-37.

[4] SANDMEIER, K. J. ReflexW manual, version 4.5. www.sandmeier-geo.de, July 2007.

[5] TRINKS, I. *Advancing large-scale high-resolution near-surface geophysical prospection, Habilitation dissertation*. PhD thesis, Ludwig Boltzmann Institute, 2015.

[6] WAGEMANN, J., FIERLI, F., MANTOVANI, S., SIEMEN, S., SEEGER, B., AND BENDIX, J. Five guiding principles to make jupyter notebooks fit for earth observation data education. *Remote Sensing* 14, 14 (2022), 3359.
# MESURES MAGNETIQUES MULTI-ECHELLES AU SOL ET EN DRONE POUR L'EXPLORATION DE LA PROCHE-SURFACE

GAVAZZI B.¹, BERTRAND L.¹, GOUPIL M.¹

¹ Enerex, Nancy, France, bruno.gavazzi@enerex.fr

## RESUME

Enerex développe une approche de mesures magnétiques multi-échelles pour différentes applications concernant l'exploration de la proche-surface. Des dispositifs de mesure au sol et une intégration en drone léger (< 1kg) sont présentés, ainsi que différents types de cas d'étude en archéologie, archéo-sismologie et géotechnique, afin d'illustrer de nouvelles capacités d'investigation.

**Mots clés** : Magnétisme, fluxgate, archéologie, géotechnique, exploration

## ABSTRACT

Enerex is developing a multi-scale magnetic measurement approach for various near-surface exploration applications. Ground-based measurement devices and integration onto light UAVs (< 1kg) are presented, along with different types of case studies in archaeology, archaeoseismology and geotechnics, to illustrate new investigation capabilities.

**Key words:** Magnetometry, fluxgate, archaeology, geotechnics, exploration

## INTRODUCTION

Les mesures magnétiques sont fréquemment utilisées dans le cadre de nombreuses applications comme l'exploration de ressources, les études environnementales, les travaux publics ou l'archéologie (eg. Linford 2006 ; Liu et al., 2012 ; Nabighian et al., 2005). Il existe alors différentes méthodes de mesure en fonction des applications : magnétomètres ou gradiomètres, mesures scalaires ou de composantes. Parmi les différents types de mesure, il a été montré que la mesure à l'aide de fluxgates permet une mesure embarquée légère, que ce soit au sol, sur drone, en ULM ou en avion, (eg Gavazzi et al. 2016 ; 2017 ; 2019 ; 2020 ; Le Maire et al. 2020 ; Mercier de Lépinay et al. 2021). Ces résultats ont permis d'ouvrir de nouvelles échelles de mesure et de nouvelles capacités d'application, notamment à travers l'intégration de la mesure sur des drones de différentes tailles. L'objet de ce travail est de présenter comment sont utilisés les fluxgates au sein d'Enerex pour une approche multi-échelle à travers une solution sol et une solution en drone ultra léger. Pour illustrer cela, trois types de cas d'étude sont présentés.

## DISPOSITIFS DE MESURE

Les dispositifs de mesure utilisés s'inscrivent dans la continuité des développements réalisés jusqu'en 2021 à l'Institut Terre et Environnement de Strasbourg (UMR 7063). Les dispositifs au sol utilisent des électroniques centrales développées par Diefi intégrées sur un sac à dos (Fig. 1A), tandis que le système en drone consiste en une intégration d'une électronique Diefi sur un Mavik 2 pro réalisé par Diefi, Coleoptère et Enerex (Fig. 1B).
<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>Fig. 1 – A/ Dispositif (multi-voies) de mesures au sol. B/ Dispositif de mesures en drone léger.</figcaption></figure>

## CAS D'ETUDE

### Archéologie et paléo-environnement (sol)

Le premier type de cas d'étude concerne la détection et la caractérisation de sites archéologiques et de leur environnement proche. Le but est d'illustrer la capacité de détection de signaux d'intensité et de longueur d'onde différents (par exemple bâti et paléochenaux), à l'aide d'une seule méthode de mesure (Fig. 2).

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Fig. 2 – A/ Carte de l'anomalie de l'intensité du champ magnétique. B/ Interprétation à partir de cette dernière et ses transformations. (modifié de Bertrand & Gavazzi 2022)</figcaption></figure>

### Hétérogénéités en milieu sédimentaire et archéosismologie (sol + drone)

Le deuxième type de cas d'étude concerne la détection d'hétérogénéités en milieu sédimentaire (Fig.3), souvent considérés comme non détectable dans le milieu de l'exploration de ressource comme la fracturation dans du karst ou des structures liées à des mouvements décrochants.
<figure><img src="image_60.png" /></figure>

Fig. 3 – A/ Carte de l'anomalie de l'intensité du champ magnétique (Gavazzi et al., 2022a). B/ Illustration d'un analogue affleurant des structures enfouies imagées en A (cliché Lionel Bertrand).

## Paléo-morphologie et structurale très haute résolution (drone)

Le dernier type de cas d'étude concerne l'évaluation de contraintes de morphologies des contacts lithologiques et des fracturations dans les 20 premiers mètres dans le cadre de l'étude de glissement de terrain (Fig.4).

<figure><img src="image_61.png" /></figure>

Fig. 4 – A/ Carte de l'anomalie de l'intensité du champ magnétique et interprétation des principales limites. B/ Modélisation de la topographie du toit des terres noires sous les moraines à partir des résultats du survey magnétique. (illustrations modifiées de Gavazzi et al., 2022b)

## CONCLUSIONS

Les résultats présentés au travers des différents cas d'étude illustrent les nouvelles capacités de détection et d'analyse offertes par les mesures magnétiques entre 0 et 50 m du sol rendues possibles par le développement de solutions en drone. Ces résultats, bien que concluants, ne constituent vraisemblablement qu'une partie des applications possibles qu'il reste à explorer, notamment à travers l'utilisation de méthodes d'interprétation et d'inversion conjointe prenant en compte les différentes échelles d'analyses ainsi que les résultats d'autres méthodes géophysiques.
## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

**BERTRAND L., GAVAZZI B., 2022** – Acquisition et interprétation multi-échelles de données magnétiques pour l’exploration du sous-sol. Poster au colloque “Ressources et usages du sous-sol dans la transition énergétique”, organisé par IFPEN, CNRS, pôle Avenia, BRGM et ADEME les 27 et 28 septembre 2022 à Paris.

**GAVAZZI B., ALKHATIB-ALKONTAR R., MUNSCHY M., ET AL., 2017** – On the Use of Fluxgate 3-Axis Magnetometers in Archaeology: Application with a Multi-sensor Device on the Site of Qasr ‘Allam in the Western Desert of Egypt. *Archaeological Prospection*, 24, 59-73.

**GAVAZZI B., BERTRAND L., GOUPIL M., GALLUSER F., 2022a** – Rapport d'acquisition de données magnétiques au sol et leur interprétation dans le cadre de l'évaluation du sous-sol à Villards. *Rapport d'opération*

**GAVAZZI B., BERTRAND L., MUNSCHY M. ET AL., 2020** – On the use of aeromagnetism for geological interpretation: 1. comparison of scalar and vector magnetometers for aeromagnetic surveys and an equivalent source interpolator for combining, gridding and transforming fixed altitude and draping datasets. *Journal of Geophysical Research: Solid Earth*, 125, e2019JB018870.

**GAVAZZI B., GOUPIL M., BERTRAND L., GALLUSER F., 2022b** – Rapport d'acquisition 2022 de données magnétiques en drone à Embrun, fusion avec les données de 2021 et interprétation générale pour l'évaluation du sous-sol. *Rapport d'opération*

**GAVAZZI B., LE MAIRE P., MERCIER DE LÉPINAY M., ET AL., 2019** – Fluxgate three-component magnetometers for cost-effective ground, UAV and airborne magnetic surveys for industrial and academic geoscience applications and comparison with current industrial standards through case studies. *Geomechanics for Energy and the Environment*, 20, 100117.

**GAVAZZI B., LE MAIRE P., MUNSCHY M., DECHAMP A., 2016** – Fluxgate vector magnetometers: a multi-sensor device for ground, UAV and airborne magnetic surveys. *The Leading Edge*, 35(9), 795-797.

**LE MAIRE P., BERTRAND L., MUNSCHY M. ET AL., 2020** – Aerial magnetic mapping with an unmanned aerial vehicle and a fluxgate magnetometer: a new method for rapid mapping and upscaling from the field to regional scale. *Geophysical Prospecting*, 68(7), 2307-2319.

**LINFORD N., 2006** – The application of geophysical methods to archaeological prospection. *Rep Prog Phys*, 69, 2205-2257.

**LIU Q., ROBERTS AP., LARRASOANA JC., ET AL., 2012** – Environmental magnetism: principles and applications. *Rev Geophys*, 50(4), 69, RG4002.

**MERCIER DE LÉPINAY M., FRÉVILLE T, GAVAZZI B., ET AL., 2021** – A Versatile Solution for High-Quality Uav Fluxgate Magnetic Acquisitions. *First Break*, 39 (8), 57-62.

**NABIGHIAN MN., GRAUCH VJS., HANSEN RO., ET AL., 2005** – The historical development of the magnetic method in exploration. *Geophysics*, 70(6), 33ND-61ND.
<figure><img src="image_62.png" /></figure>
Comprendre les processus de la zone
critique
# INFLUENCE DE L'ABATTAGE D'ARBRES SUR LE COMPORTEMENT HYDRIQUE DU MASSIF DE LASCAUX

LARCANCHE M.<fnref n="1" />, SIRIEIX C.<fnref n="1" />, DOMEC J.C.<fnref n="2" />, SALMON F.<fnref n="1" />, MATEO S.<fnref n="1" />, RISS J.<fnref n="1" />, PERRIN S.<fnref n="3" />, VERDET C.<fnref n="1" />

Avec le soutien de l'Etat Ministère de la Culture Direction régionale des affaires culturelles de Nouvelle-Aquitaine

## RESUME

Le rôle de la végétation est important dans le cadre de l'étude du comportement hydrique d'un milieu karstique non saturé. Le massif environnant la grotte de Lascaux est ici suivi en raison de la conservation de la grotte. Nous présentons dans cet article l'influence de l'abattage des arbres se trouvant au-dessus de la grotte sur la teneur en eau du massif à partir d'un suivi temporel mensuel de tomographie de résistivité électrique réalisé depuis 10 ans. Cette étude met en évidence que la compensation des arbres sur le massif karstique après une gestion sylvicole nécessite au minimum un an et demi.

**Mots clés** : Tomographie de résistivité électrique 2D, suivi temporel, massif karstique, végétations, teneur en eau

## ABSTRACT

Quantifying the role of trees growing on unsaturated karstic environment is important to determine site hydraulic dynamic. The karstic hill hosting the Lascaux cave was studied here because of conservation issue. In this study we analyzed the influence of partial tree harvest on karst water content on a monthly basis using electrical resistivity tomography carried out for consecutive 10 years. This study highlights that it takes 1.5 years for the remaining trees to compensate the felling of trees on the karstic massif following forest practices.

**Key words:** 2D ERT, time-lapse, karst, vegetation, water content

## INTRODUCTION

Le site de la grotte de Lascaux fait l'objet, depuis de nombreuses années, d'études permettant la compréhension de l'environnement autour de la grotte. Depuis les années 2000, des études ont été menées sur plusieurs domaines : géophysiques (Verdet, 2019; Xu, 2015), hydrogéologiques, écophysiologiques et de gestion forestière. Toutes ces études ont permis d'avoir une première approche du comportement hydrique du sol. Il a ainsi été mis en évidence au cours de ces études l'hétérogénéité du massif (Lharti et al., 2023) et une zone d'infiltration préférentielle de l'eau alimentant le SAS1 (Verdet, 2019). Dans un contexte de changement climatique, il est important d'évaluer l'influence de la végétation sur le comportement hydrique du massif. En effet, les arbres puisent l'eau du sol et favorisent l'assèchement du massif ; ils assurent aussi un abaissement du rayonnement et des températures. Cette étude analyse l'influence de l'abattage d'arbres, à l'amont de la grotte, abattage nécessaire afin de limiter l'enracinement pouvant potentiellement endommager les parois et les chablis hivernaux pouvant fissurer la paroi de la grotte. Cette étude est réalisée au moyen de mesures de tomographie de résistivité électrique (TRE) effectuée depuis 2012 à une fréquence sensiblement mensuelle. La séquence d'abattage des arbres la plus importante s'est déroulée en novembre 2016.

## MATERIEL ET METHODES

Le site d'étude est localisé dans le sud-ouest de la France, en Dordogne, et concerne l'amont de l'émergence du SAS 1 de la grotte de Lascaux. La carte géologique du massif de Lascaux actualisée (Verdet et al., 2020) présente ce site (Fig. 1). La grotte se développe dans sa partie sommitale dans le calcaire santonien et pour l'essentiel dans le calcaire coniacien. Plusieurs essences d'arbres telles que

<footnote n="1">¹ Université de Bordeaux, CNRS, Arts et Métiers Institute of Technology, Bordeaux INP, INRAE, I2M Bordeaux, F-33400 Talence, France</footnote>

<footnote n="2">² Département de Foresterie, Bordeaux Sciences Agro, INRAE, UMR 1391 ISPA, F-33882 Villenave-d'Ornon, France</footnote>

<footnote n="3">³ Forêt Conseils, 57 avenue Aliénor F-33830 Belin-Beliet, France</footnote>
les chênes pubescents (*Quercus pubescens*), les pins sylvestres (*Pinus Sylvestris*) ou encore les châtaigniers (*Castanea sativa*) se développent sur ce site. Notre étude porte sur deux problématiques : (1) la réaction du massif à la suite d'une série d'abattage de 210 pins sylvestres (10-15% des arbres présents sur tout le massif), et (2) la durée de réaction de la forêt (temps que mettent les arbres restant à compenser les arbres abattus) et donc du massif rocheux après abattage.

## Tomographie de résistivité électrique (TRE)

Les campagnes de mesures de TRE réalisées depuis 2012 sont composées 4 profils 2D sur deux lignes de mesures (Fig. 1). Les profils Nord et Sud 50 sont composés de 72 électrodes avec un espacement de 0,5 m et les profils Nord et Sud 100 sont composés de 72 électrodes avec un espacement de 1 m. Trois dispositifs de mesures sont utilisés : gradient, pole-dipôle direct et inverse. Les deux lignes de mesures sont espacées de 5 m.

<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>Fig. 1 – Carte de la zone d'étude avec implantation des profils TRE, arbres sains et arbres coupés au cours du temps</figcaption></figure>

Les inversions sont réalisées avec Res2DInv® v. 4.05.38, norme L1 (mieux adaptée à l'hétérogénéité du karst) et le maillage est raffiné pour atteindre ½ espacement inter-électrodes. Les mesures étant réalisées en suivi temporel, il est nécessaire de s'affranchir de l'influence de la température sur la résistivité électrique. Pour cela, les mesures sont corrigées de l'effet de la température à l'aide de la formule du modèle ratio (Xu, 2015). Afin d'être précis concernant les blocs de résistivité situés à une faible profondeur, il est nécessaire d'utiliser un modèle thermique prenant en compte les différents transferts thermiques s'opérant dans le sol et le massif rocheux (Salmon et al., 2023).

## Séquence abattage arbres

Depuis 2012, des arbres (essentiellement des pins) ont été abattus au droit de la zone de mesure géophysique : 10 en novembre 2016, 1 en février 2017, 1 en janvier 2020 et 3 en février 2021 répertoriés sur la Fig. 1. Au total avant les abattages, cette zone comprenait 75 arbres environ en majorité des chênes pubescents.

A proximité du profil Nord 50, trois arbres ont été abattus à cette période. Sur les profils Sud 50 et Sud 100, sept arbres ont été abattus. Dans cet article, seul le profil Nord 50 est présenté (Fig. 2), donc seul l'effet des trois arbres abattus en novembre 2016 proches de ce profil est étudié.

## Analyse statistique

Afin de comprendre l'impact de l'abattage d'arbres sur le massif, la résistivité électrique des profils a été examinée uniquement dans les zones où les arbres ont été abattus (rectangles rouges sur la Fig. 2). Les zones sous les arbres font 1,2 m de profondeur sur 6 m de long pour la zone 1, et sur 4 m de long pour la zone 2. Les 1,2 m de profondeur ont été définis suite à des mesures diurnes de la résistivité électrique. Pour chacune de ces zones, la résistivité médiane a été calculée depuis 2012. La
zone 1 est localisée au-dessus d'une partie du massif assez résistive alors que la zone 2 est au droit d'une zone très conductrice, bien qu'elle se trouve dans le calcaire, zone pouvant drainer préférentiellement l'eau (Xu *et al.*, 2015). La zone 1 comporte deux arbres dominés abattus et la zone 2 comporte un arbre dominant abattu.

<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>Fig. 2 – Localisation des zones sous les arbres abattus pour le profil étudié</figcaption></figure>

## RESULTATS ET DISCUSSION

La Fig. 3 présente les variations de la résistivité médiane pour la zone 1 et la zone 2 ainsi que pour l'ensemble du profil et la pluie brute cumulée par tranche de plusieurs mois (1er novembre au 31 mars et 1er avril au 31 octobre) de novembre 2013 à octobre 2022. Globalement sur l'ensemble du profil (Fig. 3(A)) et sur les deux zones étudiées (Fig. 3(C et D)), il y a des variations cycliques annuelles de résistivité. Par ailleurs nous observons une plus faible résistivité à l'été 2021 à la suite de pluies très importantes (Fig. 3 (B)) en été 2021.

La résistivité de la zone 1 varie annuellement entre environ 125 et 320 Ω·m, tandis que celle de la zone 2 varie entre environ 75 et 220 Ω·m. En été 2017, soit 8 mois après l'abattage des arbres en novembre 2016, on observe une baisse des résistivités médianes mesurées durant les mois de juillet à novembre 2017 par rapport aux années précédentes (représentée par le cercle bleu sur la Fig. 3). La résistivité maximale atteint seulement 250 Ω·m pour la zone 1 et 150 Ω·m pour la zone 2, ce qui correspond à une saturation en été 2017 supérieure à 1,2 fois la saturation des autres années alors que les précipitations ne sont pas plus abondantes que les années précédentes. Cela montre bien que le sol est plus saturé en eau en été 2017 que pour les autres années. Les valeurs minimales de résistivité ne semblent pas être affectées par l'abattage et restent presque constantes au cours de ces 10 années, ce qui témoigne probablement d'un seuil de degré de saturation pouvant correspondre au seuil de percolation.

Sur le plan écophysiologique, à la fin du printemps et en été, les arbres absorbent de grandes quantités d'eau et de nutriments du sol. Lorsque des arbres sont abattus, ils ne transpirent plus et le prélèvement d'eau dans le sol est moindre entrainant une augmentation de la teneur en eau du sol, ce qui se traduit 8 mois après l'abattage par une résistivité médiane plus faible par rapport à l'année précédente. Les effets de l'abattage semblent disparaître ou être moins prononcés environ un an et demi après l'abattage de novembre 2016. Les autres profils situés en amont de la grotte montrent exactement la même distribution des résistivités au droit des arbres abattus.

Les résultats de l'étude indiquent que les arbres restants ont réagi à l'abattage de leurs congénères avec un délai d'environ un an et demi (pour un abattage en novembre). Pendant cette période, la canopée et les racines des arbres restants se développent pour occuper l'espace laissé libre par les arbres abattus, conformément aux attentes après une éclaircie forestière. Des études antérieures ont également montré que la dynamique foliaire des peuplements d'épicéas pouvait connaître une réponse significative environ trois ans après un abattage d'environ 40% du peuplement (Omari *et al.*, 2016).

Dans le cas spécifique de l'étude menée sur le massif de Lascaux, où 193 pins ont été abattus, il a été observé une diminution de 6,2 m³ du volume d'eau utilisé par les arbres entre avril et octobre après
l'abattage des pins au-dessus de la grotte au cours du temps. Cette diminution a été mesurée à l'aide de mesures de flux de sève sur le site et indique que la teneur en eau du massif a augmenté suite à la gestion sylvicole. Ces résultats suggèrent que l'abattage d'arbres peut avoir un impact sur la disponibilité en eau du massif en augmentant la quantité de celle-ci.

<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>Fig. 3 – Résistivité médiane de tout le profil (A), de la zone 1 (C) et de la zone 2 (D) du profil Nord 50. Et (B) pluie brute cumulée en été et en hiver</figcaption></figure>

## CONCLUSIONS

L'étude de l'influence de l'abattage de 10 à 15% des arbres sur le milieu karstique a révélé une augmentation de la teneur en eau du sol pendant l'été, évaluée à partir de mesures de TRE effectuées après la période d'abattage (en novembre 2016 dans ce cas). Les autres arbres présents dans la zone ont compensé en grande partie cet effet environ un an et demi après l'abattage. Ces observations ont été réalisées pour chacun des profils étudiés après l'abattage. Il est important de noter que ces mesures ont été effectuées pendant une période de forte élévation de la température dans le sud-ouest de la France, ce qui peut avoir influencé les résultats. Par conséquent, il est possible que l'effet de compensation des autres arbres prenne en réalité plus de temps que ce qui a été montré ici.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

- LHARTI H., SIRIEIX C., RISS J., VERDET C., SALMON F., LACANETTE D., 2023 - Partitioning a rock mass based on electrical resistivity data: the choice of clustering method. Geophysical Journal International 234, 439-452.

- OMARI K., MACLEAN D.A., LAVIGNE M.B., KERSHAW J.A., ADAMS G.W., 2016 - Effect of local stand structure on leaf area, growth, and growth efficiency following thinning of white spruce. Forest Ecology and Management 368, 55-62.

- SALMON F., LACANETTE D., LHARTI H., SIRIEIX C., 2023 - Heat transfer in rock masses: Application to the Lascaux Cave (France). International Journal of Heat and Mass Transfer 207, 124029. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124029

- VERDET C., 2019 - Caractérisation multi-échelle du milieu karstique non saturé.

- VERDET, C., SIRIEIX, C., MARACHE, A., RISS, J., PORTAIS, J.-C., 2020 - Detection of undercover karst features by geophysics (ERT) Lascaux cave hill. *Geomorphology* 360, 107177.

- XU S., 2015 - Caractérisation de l'environnement karstique de la grotte de Lascaux par couplage de méthodes géophysique, statistique et géostatistique.

- XU S., SIRIEIX C., FERRIER C., LACANETTE-PUYO D., RISS J., MALAURENT P., 2015 - A Geophysical Tool for the Conservation of a Decorated Cave - a Case Study for the Lascaux Cave: Conservation of Lascaux Cave using ERT Survey. Archaeol. Prospect. 22, 283-292.
# CARACTERISATION GEOPHYSIQUE MULTI-METHODES ET MULTI-ECHELLES DE LA ZNS DES CALCAIRES HETEROGENES DE BEAUCE

RYCKEBUSCH C.<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, BALTASSAT J-M.<fnref n="1" />, DEPARIS J., KESSOURI P.<fnref n="1" />, LEGCHENKO A.<fnref n="3" />, AMRAOUI N.<fnref n="1" />, ABBAS M.<fnref n="2" />, AZAROUAL M.<fnref n="1" />,<fnref n="2" />

## RESUME

L'enjeu sur la compréhension du cycle d'eau nécessite une connaissance fine de la dynamique dans la zone non saturée (ZNS) et particulièrement la ZNS profonde. L'interprétation jointe des résultats électriques et RMP et des données de forage dans les calcaires hétérogènes altérés de Beauce permet de distinguer une variabilité spatiale à l'échelle décamétrique avec deux zones du milieu aux propriétés lithologiques et hydrogéologiques différentes : un calcaire fracturé karstifié supposant des écoulements rapides et un calcaire fracturé très altéré argileux supposant une barrière sans écoulements.

**Mots clés:** zone non saturée, RMP, calcaires de Beauce, résistivité électrique, chargeabilité

## ABSTRACT

The water cycle issue needs a relevant knowledge of the vadose zone dynamics and particularly of the deep vadose zone. The joint interpretation of SNMR and electrical results with log data in the Beauce heterogeneous weathered limestone allows distinguishing a spatial variability at decametric scale with two areas with variable lithological and hydrogeological properties: a karstified fractured limestone, which assumes fast flows and a highly clayey weathered fractured limestone, which assumes a barrier without flows.

**Key words:** vadose zone, SNMR, Beauce limestone, electrical resistivity, chargeability

## 1. INTRODUCTION

La compréhension du cycle de l'eau est un enjeu majeur pour la préservation des nappes. Dans un contexte de dérèglement climatique, la pollution de l'eau notamment par les engrais utilisés pour l'agriculture, amènent à une situation environnementale critique. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance fine des processus d'écoulements et échanges hydriques entre le sol et la nappe dans la zone non saturée (ZNS). La ZNS très proche surface est bien étudiée avec une instrumentation adaptée de même que les propriétés hydrogéologiques de l'aquifère sont bien déterminées avec des relevés piézométriques et des tests de pompage. Les méthodes géophysiques de sub-surface permettent de délimiter la géométrie de l'aquifère et ses propriétés physiques, par exemple électriques avec les méthodes ERT et IP. La résonance magnétique protonique (RMP) est une méthode directe de mesure de la teneur en eau et permet d'accéder aux propriétés aquifères en complément de sa géométrie [Legchenko, 2013 ; Binley et al., 2015].

## 2. CONTEXTE, MATERIELS ET METHODES

Le site d'étude se situe à Villamblain dans la région Centre Val de Loire, l'une des plus cultivée et polluée aux nitrates de France. La géologie complexe du site peut être subdivisée en quatre unités soit de haut en bas : (1) une couche de sol argileux et calcaire très hétérogène et altéré de 0 à 6-8 m, (2) un calcaire altéré, fracturé et karstifié de 6-8 à 25 m, (3) des marnes plus ou moins argileuses de 25 à 30 m, (4) un calcaire fracturé au-delà. De 1966 à 2020, le niveau piézométrique moyen est à -18.40 m. Le site a été choisi pour construire un observatoire de la zone non saturée (https://plateformes-pivots.eu/o-zns/).

<footnote n="1">¹BRGM, 45100 Orléans, France. (c.ryckebusch@brgm.fr)</footnote>

<footnote n="2">²Université d'Orléans, CNRS, BRGM, ISTO, UMR 7327, F-45071, Orléans, France</footnote>

<footnote n="3">³Université Grenoble Alpes, IRD, IGE, Grenoble, France</footnote>
Cela consiste en un puits instrumenté de 4 m de diamètre et 20 m de profondeur, entouré de 9 forages, dans le but d'étudier la zone non saturée profonde de l'aquifère de Beauce. Des investigations par sondages carottés, diagraphies et géophysique en surface et en forage ont été réalisées avant le creusement du site, pour caractériser le site. Aldana et al., (2021) montre (1) que l'altération des calcaires se traduit par un remplacement de la matrice calcaire par des matériaux argileux et par une oxydation des fractures, (2) une hétérogénéité des propriétés hydrauliques sur les échantillons de roche calcaire. Les campagnes géophysiques menées en 2018 et en 2019 : (1) mettent en évidence une structure du massif calcaire globalement tabulaire correspondant à la succession lithologique décrite par Aldana et al., (2021), (2) identifient localement une lentille argileuse (e.g. Jodry et al., 2018 ; Mallet et al., 2022). En 2020, une troisième campagne d'acquisitions simultanées de données géophysiques multi-méthodes (RMP 3D, ERT/IP 3D, sismique, géoradar, micro-gravimétrie) et de diagraphies en forage (densité, RMN, résistivité électrique) [Figure 1] a été menée par le BRGM et l'ISTO afin (1) de préciser les hétérogénéités spatiales du site en 3D, (2) d'apporter une information supplémentaire avec un modèle de teneur en eau RMP 3D sur l'hydrogéologie du site à l'échelle terrain. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette étude dont l'objectif est d'interpréter conjointement les réponses RMP et électriques en 3D avec les données de forage pour distinguer les hétérogénéités spatiales en terme de contrastes lithologiques et hydrogéologiques. Les acquisitions 3D ont été réalisées suivant 10 sondages RMP en configuration de boucle carrée de 50 m de côté, et 8 profils électriques de 48 électrodes écartées de 2.5 m en configuration dipôle-dipôle. Les données RMP et électriques sont inversées en 3D respectivement avec les logiciels SAMOVAR et BERT et interprétés conjointement.

<figure><img src="image_66.png" /><figcaption>Fig. 1 - Localisation des forages et des données géophysiques multi-méthodes acquises sur le site lors de la campagne de 2020.</figcaption></figure>

## 3. RESULTATS ET DISCUSSION

L'interprétation jointe est faite selon le profil NS [Figure 1] passant à la fois par les modèles 3D de teneur en eau RMP, de résistivité électrique/chargeabilité et 4 forages. Dans l'aquifère, l'interprétation des mesures RMP du profil NS [Figure 2] permet de distinguer deux zones aux réponses de teneur en eau contrastées : la zone 1 avec une forte teneur en eau RMP dans l'aquifère et quelques mètres au-dessus correspondant à une porosité plus élevée due à une fracturation/karstification du calcaire. La zone 2 avec une faible teneur en eau RMP correspondant à une porosité faible, probablement due à une moindre fracturation ou une augmentation de la teneur en argile.
Dans la zone non saturée (0-20 m), la réponse électrique concorde avec celle obtenues dans les études précédentes (e.g. Mallet et al., 2022) et permet de retrouver l'anomalie conductrice et hautement chargeable interprétée comme argileuse. Cependant, à ce stade, les mesures électriques ciblées à la zone non saturée et les mesures RMP donnant une information sur la zone saturée, ne permettent pas de les comparer directement.

<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>**Fig. 2** – Profils NS de (A) teneur en eau RMP, (B) résistivité électrique, (C) chargeabilité, interprétés avec la zone 1 et la zone 2 présentant une anomalie RMP (cercle noir trait pointillé) et une anomalie électrique (cercle noir trait plein).</figcaption></figure>

L'analyse détaillée des données de forage nous permet-elle de préciser ce modèle ? La Figure 3 présente les logs des sondages SC06 et SC09 situés respectivement en zone 1 et 2 [Figure 1] avec la densité et résistivité en forage, la résistivité extraite du modèle 3D et un modèle synthétique des données de forage.

<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>**Fig 3** – Logs SC06 (zone 1) et SC09 (zone 2) : de résistivité électrique (A) extrait du modèle 3D, (B) en forage ; (C) densité en forage ; (D) Modèle synthétique des informations issues des forages pour les zones 1 et 2 avec $p$ la résistivité et $d$ la densité.</figcaption></figure>
D'après la Figure 3, le sondage SC06 (zone 1) est plus dense et a une résistivité plus élevée que le sondage SC09 (zone 2) jusque 116 m à l'échelle terrain et forage, ce qui est cohérent avec l'hypothèse d'un calcaire fracturé peu altéré en zone 1 et un calcaire fracturé, très altéré argileux en zone 2. De 116 m à 112 m, les densités et résistivités de SC06 et SC09 sont équivalentes, l'hypothèse retenue est celle d'un changement de lithologie avec pour les deux sondages un calcaire peu fracturé. De 112 m à 108 m, résistivité et densité de SC09 sont proches de celles observées au-dessus de 116 m, l'hypothèse retenue est celle d'un retour à la lithologie précédente : calcaire fracturé, très altéré argileux. Pour SC06, la densité est équivalente aux précédentes avec une forte baisse de la résistivité. L'hypothèse retenue est que la saturation sous nappe fait baisser significativement la résistivité de ce milieu fracturé, peu altéré. Que cette baisse ne soit pas visible dans le modèle 3D, s'explique par le défaut de résolution en profondeur (effet d'échelle entre les résistivités par diagraphies et en tomographie 3D). En revanche la teneur en eau plus élevée dans la zone 1 saturée est bien sensible dans le modèle 3D de teneur en eau RMP. Ce modèle est discuté sur la base de la loi d'Archie déterminée sur le même site par Abbas et al., (2022) ainsi que par modélisation directe visant à tester la résolution des méthodes géophysiques de surface.

## CONCLUSIONS

L'interprétation conjointe des résultats électriques et RMP et des données de forage a mis en évidence la variabilité latérale lithologique et hydrique à l'échelle décamétrique (deux zones distinguées) avec une homogénéité lithologique verticale (nappe et ZNS) pour chaque zone. Des mesures locales en forages (ERT) montrent une bonne correspondance entre des mesures à une grande échelle (ERT) et des mesures locales (logs électriques en forages). Ces réponses peuvent supposer des dynamiques d'écoulement dans la ZNS variables pour les deux zones : des écoulements plus rapides dans la première due à une forte karstification dans l'aquifère et des écoulements plus lents, voire une barrière et une possibilité de nappe perchée dans la seconde due à la présence d'argile dans la ZNS et l'aquifère. L'étude a mis en évidence des effets d'échelles et la complémentarité des données de résistivité électrique et de teneur en eau RMP pour l'interprétation ; elle montre l'intérêt d'acquérir un jeu de données à la fois multi-méthode et multi-échelle pour appréhender la complexité du milieu.

## REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

**ABBAS M., DEPARIS J., ISCH A., MALLET C., JODRY C., AZAROUAL M., ABBAR B., BALTASSAT J. M., 2022** - Hydrogeophysical characterization and determination of petrophysical parameters by integrating geophysical and hydrogeological data at the limestone vadose zone of the Beauce aquifer. *Journal of Hydrology*, 615, 1287-25.

**ALDANA C., ISCH A., BRUAND A., AZAROUAL M., COQUET Y., 2021** - Relationship between hydraulic properties and material features in a heterogeneous vadose zone of a vulnerable limestone aquifer. *Vadose zone journal*, 20 (4), e20127.

**BINLEY A., HUBBARD S.S., HUISMAN J.A., REVIL A., ROBINSON D.A., SINGHA K., SLATER, L.D., 2015** - The emergence of hydrogeophysics for improved understanding of subsurface processes over multiple scales. *Water Resources Research*, 51 (6), 3837-3866.

**JODRY C., ISCH A., ALDANA C., AZAROUAL M., KLINTZING M., 2018** - Caractérisation géoélectrique de la zone non saturée d'un site d'observation de la nappe de Beauce à Villamblain. *GEOFCAN 2018*, Antony (France).

**LEGCHENKO A., 2013** - Magnetic Resonance Imaging for Groundwater. *John Wiley & Sons, ISBN 978-1-118-64947-3*.

**MALLET C., ISCH A., LAURENT G., JODRY C., AZAROUAL M., 2022** - Integrated static and dynamic geophysical and geomechanical data for characterization of transport properties. *International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences*, 153, 105050.
# GEOPHYSIQUE PERIGLACIAIRE POUR IDENTIFIER LES COMPARTIMENTS HYDROGEOLOGIQUES ET LEURS CONNEXIONS

VALOIS R.<fnref n="1" />, NAVARRO G.<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, BUVAT S.<fnref n="4" />, BRESCIANNI E<fnref n="2" />.

## RESUME

Dans les Andes semi-arides, les enjeux socio-économiques liés à l'eau sont très importants, d'autant plus que ces systèmes sont vulnérables aux changements globaux. Plus spécialement, ces travaux visent à comprendre comment se structurent les réservoirs hydrogéologiques et comment ils fonctionnent ensemble. La géophysique déployée en haute montagne vise ici à caractériser les structures périglaciaires en vue d'améliorer le modèle conceptuel de fonctionnement du cycle de l'eau en tête de bassin versant.

Mots clés : Glacier, géophysique, hydrogéologie, hydrogéophysique

## ABSTRACT

In the semi-arid Andes, socio-economic issues related to water are very important, especially since these systems are vulnerable to global changes. More specifically, this work aims to understand how hydrogeological reservoirs are structured and how they work together. The geophysics deployed in the high mountains aims here to characterize the periglacial structures in order to improve the conceptual model of the functioning of the water cycle at the head of the catchment area.

Key words: Glacier, geophysics, hydrogeology, hydrogeophysics

## INTRODUCTION

Dans le centre-nord du Chili, les Andes semi-arides (AS) agissent comme un château d'eau (Immerzeel et al., 2020), car la majeure partie de l'eau utilisée par les villes et l'industrie est générée dans la haute cordillère andine. La cryosphère est importante à la fois pour la production et le stockage de l'eau (par exemple Favier et al., 2009), plus de 85 % de la variance du débit étant expliquée par l'accumulation de neige dans les bassins versants des Andes centrales (30°-37°S) (Masiokas et al., 2006). Dans cette région, le système hydrologique devrait subir d'importants changements en raison des taux accélérés de fonte des neiges et des glaces, ainsi que d'une diminution des chutes de neige et par conséquent des périodes de sécheresse plus fréquentes pour la région, dans le cadre d'un modèle reconnu de changement climatique (Garreaud et al., 2017). Les Andes étant la principale source d'eau qui alimente les zones en aval, les conséquences du changement climatique sont préoccupantes pour l'Amérique du Sud en termes de disponibilité des ressources en eau (Valois et al., 2020) ainsi que de conséquences socioéconomiques et sociales plus larges (Immerzeel et al., 2020).

<footnote n="1">¹ Université d'Avignon, Avignon, France, remi.valois@univ-avignon.fr</footnote>

<footnote n="2">² CEAZA, La Serena, Chili.</footnote>

<footnote n="3">³ Université La Serena, La Serena, Chili.</footnote>

<footnote n="4">⁴ Université Clermont Auvergne Clermont-Ferrand, France.</footnote>
Pour mieux planifier les futures sécheresses et l'extension attendue de la désertification, il est nécessaire de mieux conceptualiser la façon dont le système hydrologique fonctionne et est lié aux conditions climatiques. Une compréhension plus détaillée des processus dans une zone très sensible aux petites perturbations des paramètres climatiques contribuera à réduire les incertitudes lors de la modélisation de la réponse aux futurs scénarios climatiques. Dans les eaux d'amont des bassins versants des AS, il y a eu peu de tentatives pour rassembler les composants du système hydrologique pour comprendre comment ils fonctionnent comme un système complet (Fig. 1). Cependant, une grande partie des recherches existantes ont été menées de manière isolée, en analysant individuellement les composants du système hydrologique, tels que la neige, les glaciers (McPhee et al., 2021), glaciers rocheux (Schaffer et al., 2019), eaux souterraines (Valois et al., 2020), zones humides (Valois et al., 2021) ou écoulement fluvial (Favier et al., 2019), plutôt que de manière intégrée. Cela a conduit à une conceptualisation fragmentée du système.

L'objectif principal de cette étude est de comprendre comment se structurent les compartiments hydrogéologiques et comment ils se connectent. La reconnaissance des différents composants et processus dominants qui régissent la production et l'acheminement de l'eau dans les bassins de haute montagne est une étape cruciale pour évaluer les impacts actuels et futurs probables du changement climatique sur le système hydrologique.

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>**Figure 1: Schéma conceptuel (Navarro et al., 2022).** 1 : neige ; 2 : glacier sans débris ; 3 : glacier couvert de débris ; 4 : reliefs du pergélisol (c.-à-d. glaciers rocheux) ; 5 : zone humide d'altitude ; 6 : circulation souterraine profonde ; 7 : eaux souterraines peu profondes ; 8 : source.</figcaption></figure>

## CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE & METHODES

En altitude, les précipitations hivernales sont plus importantes et permettent le stockage de la neige qui fondra complètement au printemps suivant et les saisons estivales (Favier et al. 2009), et qui contrôlent le volume du débit dans les principaux fleuves. Plus de 85% des précipitations tombent entre juin et septembre, ce qui génère une légère augmentation du ruissellement à la même période en aval. Des augmentations marquées du ruissellement sont observées pendant la saison de fonte