Introduction
Dans cette étude, nous avons exploré la contribution des eaux souterraines du substratum rocheux au débit des ruisseaux en fonction de l’échelle du bassin versant dans un ruisseau de montagne en tête de bassin. Des relevés synoptiques ont été réalisés pendant des périodes hydrologiquement importantes de l’année, utilisant divers traceurs environnementaux dans l’eau des ruisseaux, l’eau du sol et les eaux souterraines du substratum rocheux le long d’un ruisseau de montagne de premier ordre dans le centre-ouest du Montana.
Méthodologie
Les analytes échantillonnés comprenaient le radon-222, utilisé pour contraindre le flux souterrain total, ainsi que des éléments majeurs et mineurs utilisés dans l’analyse de mélange des membres finaux (EMMA) pour identifier les contributions des eaux souterraines du sol et du substratum rocheux au ruisseau. La partition entre les eaux souterraines dérivées du sol et celles dérivées du substratum rocheux a ensuite été analysée en fonction des tailles de sous-bassins incrémentiels et accumulés.
Résultats
Les résultats du radon ont indiqué que les contributions des eaux souterraines représentaient la majorité du débit des ruisseaux à tous les moments étudiés. Les résultats de l’EMMA ont révélé que la contribution des eaux souterraines du substratum rocheux au débit des ruisseaux variait entre 26 % pendant la fonte des neiges et 44 % à la fin de l’été. La génération de débit était dominée par la contribution des eaux souterraines du sol sur toute la longueur du ruisseau, mais la contribution des eaux souterraines du substratum rocheux augmentait régulièrement avec la taille accumulée du sous-bassin. Cependant, les contributions des eaux souterraines n’étaient pas bien corrélées avec la taille incrémentielle du sous-bassin.
Discussion
Nos résultats sont cohérents avec un modèle conceptuel où le débit des ruisseaux est principalement généré par un système de flux souterrain en 3D imbriqué. Les hétérogénéités souterraines locales contrôlent la source du ruisseau à des échelles locales mais commencent à s’équilibrer à des échelles supérieures à 2 km². Notre étude indique que, bien que les eaux souterraines du sol soient la source dominante, les eaux souterraines du substratum rocheux restent un contributeur important et prévisible au débit des ruisseaux tout au long de l’année, même dans un bassin versant de montagne dominé par la neige.
Contexte Hydrologique
Les bassins versants de montagne abritent des systèmes hydrologiques actifs qui jouent un rôle important dans le stockage et la libération de l’eau vers le réseau de ruisseaux plus large. Ces systèmes d’eaux souterraines sont des sources localement importantes de débit des ruisseaux et rechargent les systèmes d’eaux souterraines régionales, qui se déversent dans les ruisseaux plus grands des basses terres. La quantité de décharge des eaux souterraines du substratum rocheux dans le débit des ruisseaux de montagne est importante pour conceptualiser le fonctionnement du bassin versant et prédire la disponibilité des ressources hydrologiques à l’avenir.
Conclusion
En conclusion, cette étude met en lumière l’importance des eaux souterraines du substratum rocheux dans la génération de débit des ruisseaux de montagne. Bien que les eaux souterraines du sol dominent, la contribution des eaux souterraines du substratum rocheux augmente avec la taille du bassin versant accumulé. Ces résultats sont cruciaux pour le développement de modèles conceptuels de génération de débit dans d’autres bassins versants.
🔗 **Source:** [Frontiers in Water](https://www.frontiersin.org/journals/water/articles/10.3389/frwa.2025.1539177/full)