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Hydrogeologie Des Bassins De La Serriere Et Du Seyon

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Hydrogeologie Des Bassins De La Serriere Et Du Seyon UNIVERSITE DE NEUCHATEL - INSTITUT DE GEOLOGIE - CENTRE D' HYDROGEOLOGIE HYDROGEOLOGIE DES BASSINS DE LA SERRIERE ET DU SEYON NEUCHATEL - SUISSE THESE présentée à la Faculté des Sciences de l'Université de Neuchâtel pour obtenir le grade de Docteur es Sciences. par Bernard MATHEY Uc. es Sciences de l'Université de Genève Diplômé en Hydrogéologie de l'Université de Neuchâtel (3ème cycle) 1976 IMPRIMATUR POUR LA THÈSE ..Hy.iìr.DAé.Qlogie....d.es.....'has.siris.....GL.e...Xa....S.err.ièr.e. ...et....du...SexQn.Jife de M .0^31610^...^^^^4..^¾¾!.?.^"?^?^°* UNIVERSITÉ DE NEUCHATEL FACULTÉ DES SCIENCES La Faculté des sciences de l'Université de Neuchâtel, sur le rapport des membres du jury, .Mes.sieurs...A. Burger^ L.._^^3]r^...3.^AË:^2-À.:.. (.EPF....Zurich)...et H-. Paloc (Montpellier ) autorise l'impression de la présente thèse sans exprimer d'opinion sur les propositions qui y sont contenues. Neuchâtel, le 22.. mar s... 19.7.8 Le doyen : J.-P, Schaer Les personnes et institutions suivantes ont aidé l'auteur à financer l'impression de la présente : - Centre d'Hydrogéologie de l'Université de Neuehâtel - Département des Travaux publics de la République et Canton de Neuehâtel - Département de l'Instruction publique de la République et Canton de Neuehâtel - Entreprise Bernard Pillonel à Cortaillod - Les membres de sa famille, Qu'elles en soient remerciées. Impression offset et reliage par REPRO-SERVICE WiJK. Bétrix 203«* Peseux HYDROGEOLOGIE DES BASSINS DE LA SERRIERE ET DU SEYON RESUME Le bassin alimentaire de la source karstique de la Serrière (MeuchStel - Suisse) est cons­ titué par 2 segments des 2 premières chaînes anticlinales du Jura helvétique plissé. L'aquifère principal est constitué par des calcaires jurassiques. Le bassin du Seyon est formé par la couverture tertiaire et quaternaire du synclinal du Val de Ruz séparant les 2 anticlinaux précités. Le bassin du Seyon recouvre totalement le bassin de la Serrière. Les limites des 2 bassins varient selon les conditions hydrologiques. Surface Altitude Module1* ETR Débit11 moyenne pluviomé- "moyen maximum minimum triaue SEYDN 4D km 7BO m 1120 mm 470 mm 0,77 49 0*,G SERRIERE 8B km2 1060 m 13^6 mm 440 mm 2,50 10,9 0,19 Elles ont été vérifiées par 12 essais de traçage puis confirmées par le bilan. Les vitesses mesurées dans le karst sont comprises entre 3 at 300 mètres par heure. Les eaux de la Serrière sont de type bicarbonaté calcique. Les valeurs moyennes pour l'année 1970 sont: ++ température: 8,6° C, pH: 7,25, K^0 ^: 373 pmhos,dureté totale: 234 mg/l, Ce : 44,7 mg/l, Mg : 5,7 mg/l, Na : 1,3 mg/l. Cl-: 3,5 mg/l, 50 : 4,3 tng/1. LeB analyses isotopiques donnent un temps de séjour moyen de 6 à 7 mois. La perméabilité des calcaires jurassiques mesurée dans les forages est comprise entre 2*ID et 5*10 m/s. Lea fluctuations de la surface piézométrique à l'aplomb de la source du Torrent atteignent 2DO mètres. L*analyse des courbes de tarissement de la Serrière conduit à envisager une fonction de type QsQe" avec R= f (Q). Son intégration sur une période de 5 ans donne 12 à 16*10 m pour les réserves régulatrices. La couverture quaternaire peu perméable du bassin du 5eyon détermine la forte variabilité des débits. Des accumulations morainiques plua perméables conduisent à la formation d'aqui- fères d'extension limitée, parfois en liaison avec le substratum crétacé (Fontaines, Valengin). A 1'est du bassin du Seyon IeB aquifères des Prés Rayer fournissent la majeur partie des ressources en eau potable du Val de Ruz. L'étude des fluctuations de la surface piÉzometrique, 1'interprétation d'essai de pompage, 1'hydrochimie ont révélé dans cette région d'importants échanges hydrauliques entre le MaIm, le crétacé et le Quaternaire. L'analyse stochastique des débita a permis d'estimer les valeurs dea crues décennales, centenaires et millénairea du Seyon. Un modèle de type rainfall - runnoff (CHYNl) établi pour la prévision des débits du Seyon durant la construction d'un tunnel de dérivation assure une excellente prévision des débita horaires. Les paramètres d'entrée du modèle sont: API, Semaine, Intensité de 1'averse, lame d'eau tombée. L'équation du bilan est obtenue par régression polynomials multiple. La lame d'eau ruisselée est répartie dans le temps par l'hydrogramme unitaire. Le flot de base est traité par la méthode de Muskingum. Le modèle est présenté sous la forme d'un programma FORTRAN. ZUSAMMENFASSUNG Das Einzugsgebiet der Karstquelle von La Serrière (Neuchâtel, Schweiz)-besteht aus zwBi Abschnitten der 2 ersten Antiklinalketten des faltenjura. Der Hauptgrundwasserleiter besteht aus Jurakalk. Das Einzugsgebiet des Flusses Le Seyon ist aus tertiären une quartà'ren Deckschichten des Synklinais vom Val de R uz gebildet, der die zwei aben erwähnten Antiklinalen trennt. Das Einzugsgebiet des Seyon bedeckt veiling jenes der Quelle von La Serrière. Die Grenze zwischen der zw i Becken verändert sich je nach hydralogischen Bedingungen. Oberfläche Mittlere Mittlere Nieder^ Gesamt Abfluss Hohe schlagsmenge Verdunstung mittel maximum minimum 5eyon 40 km2 780 m 1*120 mm 4 70 mm 0,77 49 0,00 Serrière 88 km2 1'060 m 1*346 mm 440 mm 2,50 10,9 0,19 Die Grenzen wurden durch 12 Tracertests nachgeprüft und durch die Wasserbilanz bestätigt. Im Karst sind Fliessgeschwindigkeiten von drei bis drei hundert Metern pro Stunde gemessen worden. Das Wasser von La Serrière enthält Kalzium-Bikarbonat. Im Jahr 1970 betragen die Mittelwerte für die Temperatur B.8° C, pH: 7,25, KQ r: 373 gmhos, Gesamthirte: 2 34 mg/1, Ca++: 44,7 mg/1, Mg++: 5,7 mg/1, Na+: 1,3 mg/1, Cl": 3,5 mg/1, 50^": 4,3 mg/1. Isotopenanalysen ergeben eine mittlere Aufenthaltszeit des Quellwassers im Erdinnern von sechs bis sieben Monaten. Die in den Bohrungen gemessene Durchlässigkeit des Jurakalks beträgt zwischen 2.10 und 5.10" m/sec. Die Schwankungen des Grundwasser­ spiegels in der Gegend der Le Torrent-QuBlle können 200 Mater erreichen. Die Ganglinie des Trocken von La Serrière ist durch die Funktion Q=Q e -at mit o a » f{Q) dergastellt. Die Integration dieser Funktion über 5 Jahre ergibt 12 bis 16.10 m für die regulierende Reserven. Die wenig durchlässigen quartären Deckschichten des 5eyon-Beckens erzeugen die grossen Schwankungen der Abflussmengen. Besser durchlässige Moränen bilden Grundwasser­ leiter beschrankten Ausmasses, die manchmal in Verbindung mit der Unterlage aus Kreidekalkan sind. (Fontaine, Valangin). Im Osten des Seyon Beckens liefern die Grundwaaserleiter von Les Prés Royer den Hauptanteil an Trinkwasser für das Val de Ruz (5000 Einwohner). Das Studium der Schwankungen des piezometTischen Niveaus, die Auswertung der Pumpverauche une die Hydroehemie haben ergeben, dass in dieser Region wichtige hydraulische Zusammenhänge zwischen Malm, Kreide und dem Quartär bestehen. Die statistiache Analyse des Abflusses hat erlaubt, die Werte der zehn, hundert- und tausendjährigen Hochwasser des Le Seyon zu schätzen. Ein flainfall-Runoff Modell (CMYNl) wurde für die Vorhersage des Abflusses des Le Seyon während des Baus eines Umleitungs-Tunnela erstellt. Dieses Modell ergibt aine gute Vorhersage der stünd­ lichen Abflussmenge. Die Eintrittsparameter des Modells sind: API, Niedarschlags- intensität, Niederschlagsmenge, Woche. Die Bilanzgleichunq wird durch polynomiale multiple Regression erhalten. Der Oberflächenabfluss ist während der vorgegebenen Zeit durch den Einheitshydrographen verteilt. Die Trockenwetterkurve wird durch die Muskingum Methode behandelt. Das Modell wird als FORTRAN-Pragrammvorgeatellt. SUMMARY North of Neuchâtel (Switzerland) between the two first anticlines of the Jura is enclosed the Val de Ruz . This synclinal zone with tertiary and quaternary cover contains two superposed and interconnected basins, a) The top one, Le Seyon, has a superficial river, the lower one, La Serrière is totaIy karstic with its karstic spring near and at the level of the lake of Neuehite1. The basin of Le Seyon completely covers the basin of La Serrière. The limit of the two basins varies according to the hydraulic conditions. Discharge 1) Surface Altitude Rainfall ETP Average maximum minimum average 5EY0N 40 km2 780 m 1'120 mm 4 70 mm 0,77 49 0,00 SEFfUEFE 66 km2 l'Ofiu m 1'346 mm 440 mm 2,50 10,9 0,19 The limits have been verified by 12 tracing tests and then confirmed by the water balance. The speed of déplacement measured in the karst ere in between 3, and 300 meters per hour. The waters of La Serrière are of calcium bicarbonate type. The K : mean value for the year 1970 are temperature: 8,8° C, pH: 7,25, 2n° C ^"^ umhos, hardness: 234 mq/l, Ca++: 44,7 mq/1, Mg+*: 5,7 mg/l, Na+: 1,3 mg/l, Cl": 3,5 mo/1. SO. : 4,3 mg/l. Isotopie analysis of La Serrière water give a mean time of residence of 6 to 7 months. The permeability of the Jurassic limestone measured in drillings is, between 2.10" and 2.10 ~ m/s, The fluctuations od the watar table in the region of the source of Le Torrent attains 2OD meters. The analysis of the recession curves of La Serrière makes one consider a function of the type Q - Qe* with <* = f (Q). fi 3 Integration over a period of 5 years gives 12 to 16*10 m for the hydraulic reserves. The quaternary cover with low permeability of Le Seyon catchment determines the strong variability of the discharge. Glacial deposita which are more permeable form aquifers of limited extension, sometimes connected with the cretaceous substratum (Fontaines, Valangin), To the East of Le Seyon basin the Pres Royer aquifers supply the major part of the drinking water resources in the Val de Ruz.
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