Rôle des dynamiques de surface dans le fonctionnement hyporhéique des rivières – SUCHY

Fine pellicule sédimentaire à l’interface entre la rivière et l’aquifère, la zone hyporhéique concentre néanmoins une forte empreinte biogéochimique à l’échelle de la zone critique. Les raisons d’une telle réactivité, ainsi que de sa forte variabilité spatio-temporelle, restent en grande partie inconnues. Le projet SUCHY entends apporter une réponse originale en prenant en compte pour la première fois le rôle des processus de surface dans la structuration et le fonctionnement de la zone hyporhéique. L’hypothèse de SUCHY est que la zone hyporhéique maintient des échanges et une réactivité importante du fait de son altération répétée par les crues et le transport de sédiment, structurant les flux et les gradients biogéochimiques dans l’espace et le temps. Pour cela, SUCHY adopte une méthodologie expérimentale novatrice basée sur la transparence optique de certain matériaux granulaires, qui permet une quantification des transferts à l’intérieur même du lit sédimentaire en laboratoire. Deux mésocosmes hyporhéiques seront ainsi réalisés, reproduisant les conditions de transition d’écoulement turbulents sur un lit sédimentaire poreux, permettant la mesure spatio-temporelle des échanges de matière et d’énergie générant les flux hyporhéiques. Grâce à une excitation laser et à l’imagerie par fluorescence, les vitesses, temps de résidences et les concentrations de solutés dans le lit sédimentaire pourront être caractérisé pendant le passage d’une crue et lors du transport sédimentaire, cela pour différents scénarios d’apports de nappe. Les conditions d’un probable couplage entre les flux hyporhéiques, la turbulence et le transport de sédiment sera mis en évidence. La réactivité spatio-temporelle des solutés transportés sera testée grâce à des réactions fluorescentes analogues aux principales réactions biogéochimiques existantes l’interface hyporhéique (dénitrification, respiration, oxydation du fer,…). Il sera finalement envisagé l’introduction de micro-organismes dans les mésocosmes experimentaux afin de mettre en évidence les couplages existant entre le développement de la biomasse et les forçages de surface à l’interface. Le projet SUCHY entends, par des résultats expérimentaux originaux, proposer une nouvelle vision du fonctionnement hyporhéique des lits de rivières, basés sur un équilibre dynamique entre processus de surface et transport réactif dans la zone hyporhéique. A moyen terme, cette vision pourrait amener à une meilleure compréhension des cycles biogéochimiques dans la zone critique.