Résumé
Pour anticiper les futures pressions climatiques et anthropiques sur les hydrosystèmes et les ressources en eau, il est crucial de développer des outils d'ingénierie capables de reconnaître et gérer les réservoirs karstiques. Ces réservoirs, qui fournissent de l'eau potable à 25 % de la population mondiale, représentent une ressource souterraine essentielle, mais souvent sous-exploitée. Ces 50 dernières années, notre compréhension des processus contrôlant leur fonctionnement hydrodynamique a considérablement progressé, permettant une meilleure modélisation. Cependant, des défis importants subsistent, notamment en ce qui concerne la caractérisation de leur structure interne et l’organisation des écoulements. Bien que les réservoirs karstiques soient très anisotropes et hétérogènes, un réseau organisé de conduits contrôle les écoulements vers un ou plusieurs exutoires. Actuellement, l’identification de ces conduits repose sur des traceurs artificiels, qui ne fournissent qu’une vitesse moyenne entre l’entrée d’eau et l’exutoire, ou sur l’exploration par plongée, qui reste limitée à une petite partie des conduits. Face à ces limites, l’imagerie géophysique et les simulateurs stochastiques sont explorés, mais leur efficacité reste insuffisante pour offrir une cartographie précise des conduits. L’absence de données précises sur la géométrie des conduits, les conditions d’écoulement et la qualité de l’eau entrave ainsi le développement de modèles de gestion des aquifères karstiques. Ce projet de thèse vise à concevoir, développer et tester des vecteurs innovants de taille décamétrique, équipés de capteurs miniaturisés communicants, autonomes en énergie et fiables, pour fonctionner dans les drains karstiques. Ces vecteurs collecteront, traiteront et stockeront des données inertielles et des paramètres environnementaux. L'objectif est de produire, après récupération des sondes et traitement des données, une cartographie du drain exploré ainsi que des informations sur les écoulements et la qualité du fluide. Ces systèmes embarqués permettront d'accéder à des données hydrogéologiques inédites, telles que la géométrie des drains, l'évolution de la qualité de l'eau ou les vitesses d'écoulement.