An underground view of surface hydrology: what can piezometers tell us about river floods and droughts?
Une vision souterraine de l’hydrologie de surface : que nous disent les piézomètres des crues et des étiages ?
Ստորգետնեայ տեսակետ մը՝ մակերեւութային ջրաբանութեան. ի՞նչ կարող են մեզ ըսել պիեզոմետրները գետերի վարարումներու և երաշտներու մասին:
Résumé
The role of aquifers in extreme hydrological events has been highlighted in numerous different contexts, both for river high flows and low flows. Many aquifers are monitored by networks of piezometers that measure groundwater levels: their long-term records allow for a joint analysis of contemporaneous streamflow time series. Yet, groundwater level data are rarely used in surface hydrological modelling approaches, because of the huge complexity of river–aquifer interactions. We propose a simple correlation analysis between yearly extrema of groundwater level and streamflow time series, performed on a large set of 107 catchments and 355 piezometers, located throughout mainland France. We show that it is possible to discriminate between aquifers that correlate only with high-flow events, only with low flows, with both types of events or with none of them. Our typology presents new opportunities to characterise the surface–groundwater exchanges, which can be very important for understanding the occurrence of river extremes.
Le rôle des aquifères dans les événements hydrologiques extrêmes a été souligné dans divers contextes, tant pour les crues que pour les étiages. De nombreux aquifères sont surveillés par des réseaux de piézomètres, qui mesurent le niveau piézométrique : là où de longues chroniques sont disponibles, une analyse conjointe avec les séries de débits observés est possible. Pourtant, les données de niveaux piézométriques sont rarement utilisées en modélisation hydrologique de surface, à cause de la grande complexité des relations nappes–rivières. Nous proposons ici une simple étude de corrélation entre les extrema annuels de la piézométrie et du débit, entreprise sur un ensemble de 107 bassins versants et 355 piézomètres, répartis sur l’ensemble du territoire de France métropolitaine. Avec cette étude, il est possible de distinguer les aquifères où la piézométrie est corrélée uniquement avec les crues, uniquement avec les étiages, avec les deux ou avec aucun des deux. Cette catégorisation ouvre de nouvelles opportunités pour caractériser la relation nappe–rivière, ce qui peut être crucial pour comprendre les événements hydrologiques extrêmes.
